LOCAL/GLOBAL SAW SENSORS FOR TURBULENCE

Résumé
Un nouveau détecteur utilisant une onde acoustique de surface (SAW) a été développé théoriquement et expérimentalement afin de permettre la détection de forces de surfaces telles que la pression et la friction, et aussi de déterminer la direction de courant turbulent eu tant que fonction de position et de temps par rapport à la structure concernée. Le détecteur est composé d'une paire de SAWs ayant une fréquence centrale identique dont les ondes de surface suffissent des stress transversaux de sens opposés. La différence entre les vitesses des deux SAWs est proportionnelle au stress transversal associé au courant turbulent. La différence entre la vitesse moyenne d'une paire de SAWs subjette à un courant turbulent et la vitesse de la SAW dans un fluide stationnaire est proportionnelle à la pression (stress perpendiculaire) du courant. La direction du courant du fluide peut aussi être déterminée grâce à un arrangement de trois paires de détecteurs SAW d'une manière similaire à une strain rosette. Selon la résolution spatiale et temporaire nécessaire, on peut mesurer simultanément les forces de surface fluctuantes et la direction du courant turbulent à la fois localement et globalement.

Abstract
A new surface acoustic wave (SAW) sensor is developed through theoretical and experimental investigation to detect the surface forces (wall pressure and wall friction) and the direction of the turbulent flow as a function of position and time on the structure. The sensor is composed of a pair of SAWs having an identical center frequency with surface waves experencing shear stresses in opposite directions. The difference in the two SAW velocities is proportional to the shear stress associated with the turbulent flow. The difference between the mean velocity of a pair of the SAWs subject to a turbulent flow and the velocity of the SAW in a stationary fluid is proportional to the pressure (normal stress) of the flow. The direction of fluid flow can also be determined through an arrangement of three pairs of SAW sensors in a manner similar to a strain rosette. Depending on the spatial and temporal resolution required, we can simultaneously measure the fluctuating surface forces and the direction of a turbulent flow both locally and globally.