Titre :

High temperature gradient calorimetric wall shear stress micro-sensor for flow separation detection

Auteur(s) :

Ghouila-Houri, Cécile [Auteur]
Laboratoire International associé sur les phénomènes Critiques et Supercritiques en électronique fonctionnelle, acoustique et fluidique [LIA LICS/LEMAC]
Institut d’Électronique, de Microélectronique et de Nanotechnologie - UMR 8520 [IEMN]
ONERA - The French Aerospace Lab [Palaiseau]
Gallas, Quentin [Auteur]
ONERA - The French Aerospace Lab [Palaiseau]
Garnier, Eric [Auteur]
ONERA - The French Aerospace Lab [Palaiseau]
Merlen, Alain [Auteur]
Institut d’Électronique, de Microélectronique et de Nanotechnologie - UMR 8520 [IEMN]
ONERA - The French Aerospace Lab [Palaiseau]
Viard, Romain [Auteur]
Talbi, Abdelkrim [Auteur]
Acoustique Impulsionnelle & Magnéto-Acoustique Non linéaire - Fluides, Interfaces Liquides & Micro-Systèmes - IEMN [AIMAN-FILMS - IEMN]
Institut d’Électronique, de Microélectronique et de Nanotechnologie - UMR 8520 [IEMN]
Pernod, Philippe [Auteur]
Institut d’Électronique, de Microélectronique et de Nanotechnologie - UMR 8520 [IEMN]

Titre de la revue :

Sensors and Actuators A: Physical

Pagination :

232-241

Éditeur :

Elsevier

Date de publication :

2017

ISSN :

0924-4247

Mot(s)-clé(s) :

MEMS
CAPTEUR FROTTEMENT PARIETAL
CONTROLE DECOLLEMENT
CONTROLE ECOULEMENT

Mot(s)-clé(s) en anglais :

FLOW CONTROL
MEMS SENSORS
WALL SHEAR-STRESS SENSOR
FLOW SEPARATION DETECTION

Discipline(s) HAL :

Physique [physics]/Physique [physics]/Instrumentations et Détecteurs [physics.ins-det]
Sciences de l'ingénieur [physics]/Mécanique [physics.med-ph]/Mécanique des fluides [physics.class-ph]

Résumé en anglais : [en]

The paper describes and discusses the design and testing of an efficient and high-sensitivity calorimetricthermal sensor developed for bi-directional wall shear stress measurements in aerodynamic flows. Themain technical ...
Lire la suite >The paper describes and discusses the design and testing of an efficient and high-sensitivity calorimetricthermal sensor developed for bi-directional wall shear stress measurements in aerodynamic flows. Themain technical application targeted is flow separation detection. The measurement principle is basedon the forced convective heat transfer from a heater element. The sensor structure is composed of threeparallel substrate-free wires presenting a high aspect ratio and supported by periodic perpendicular SiO2micro-bridges. This hybrid structure takes advantages from both conventional hot-films and hot-wires,ensuring near-wall and non-intrusive measurement, mechanical toughness and thermal insulation tothe bulk substrate, and it allowed to add the calorimetric sensor functionality to detect simultaneouslythe wall shear stress amplitude and direction. The central wire is made of a multilayer structure com-posed of a heater element (Au/Ti) and a thermistor (Ni/Pt/Ni/Pt/Ni) enabling measurement of the heatertemperature and a layer of SiO2 between them for electrical insulation. The upstream and downstreamwires are thermistors enabling operation in the calorimetric mode. This design provides a high tempera-ture gradient and a homogeneous temperature distribution along the wires. The sensor operates in bothconstant current and constant temperature modes, with a feedback on current enabled by uncouplingheating and measurement. Welded on a flexible printed circuit, the sensor was flush mounted on the wallof a turbulent boundary layer wind tunnel. The experiments, conducted in both attached and separatedflow configurations, quantify the sensor response to a bi-directional wall shear stress up to 2.4 Pa anddemonstrate the sensor ability to detect flow separation.Lire moins >

Langue :

Anglais

Comité de lecture :

Oui

Audience :

Internationale

Vulgarisation :

Non

Projet ANR :

Capteurs et Actionneurs MEMS pour Le ConTrôle réactif de décollement sur voleT

Collections :

• Institut d'Électronique, de Microélectronique et de Nanotechnologie (IEMN) - UMR 8520

Source :

Harvested from HAL