بررسي تجربي و شبيه‌سازي يك سرعت‌سنج يوني و مطالعۀ اثر لايۀ مرزي هوا بر عملكرد آن

در اين مقاله سعي شده است تا سرعت جريان هوا با رهاسازي و رديابي يون‌هاي الكتريكي در آن اندازه‌گيري شود. در واقع اگر يك پلاسماي تخليۀ الكتريكي در معرض جريان هوا قرار گيرد، بخشي از يون‌هاي آن همراه با جريان به حركت در مي‌آيند كه سرعت‌سنج‌هاي يوني با رديابي اين يون‌ها سرعت هوا را اندازه گيري مي‌كنند. در اين پژوهش، يك تونل باد طراحي و آماده شده است. سپس يك سرعت‌سنج يوني ساخته شده و در ديوارۀ آن نصب شده است. مطابق نتايج به دست آمده، اثر لايۀ مرزي مجاور ديواره روي حركت يون‌ها موجب مي‌شود تا سرعت اندازه‌گيري شده توسط سرعت سنج يوني با سرعت هواي جاري در درون تونل باد، تناسب مشخصي را نشان دهد. به منظور درك صحيح ساز‌و‌كار فيزيكي دخيل در اين مسئله، ابتدا حركت يون‌ها در لايۀ مرزي با استفاده از شبيه‌سازي بررسي شده است و سپس به صورت تحليلي مورد مطالعۀ دقيق‌تري قرار گرفته است. نتايج آزمايش‌ها به انضمام داده‌هاي شبيه‌سازي و مقادير محاسبه شده به صورت تحليلي بيانگر آن هستند كه يون‌هاي رديابي شده، به جاي حركت در جريان يكنواخت زمينه، در لايۀ مرزي مجاور ديواره و با سرعتي كمتر به سمت پايين جريان حركت مي‌كنند به طوري كه اين پديده تناسب بين سرعت‌هاي اندازه‌گيري شده را مشخص مي‌كند و اثر لايۀ مرزي در عملكرد جريان سنج‌هاي يوني را نشان مي‌دهد.