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MEMS High Temperature Gradient Sensor for Skin-Friction Measurements in Highly Turbulent Flows

Authors :
Pascal Molton
Cécile Ghouila-Houri
Eric Garnier
Quentin Gallas
Romain Viard
Alain Merlen
Jerome Delva
Abdelkrim Talbi
Philippe Pernod
Institut d’Électronique, de Microélectronique et de Nanotechnologie - UMR 8520 (IEMN)
Centrale Lille-Université de Lille-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Polytechnique Hauts-de-France (UPHF)-JUNIA (JUNIA)
Université catholique de Lille (UCL)-Université catholique de Lille (UCL)
Acoustique Impulsionnelle & Magnéto-Acoustique Non linéaire - Fluides, Interfaces Liquides & Micro-Systèmes - IEMN (AIMAN-FILMS - IEMN)
Université catholique de Lille (UCL)-Université catholique de Lille (UCL)-Centrale Lille-Université de Lille-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Polytechnique Hauts-de-France (UPHF)-JUNIA (JUNIA)
Laboratoire International associé sur les phénomènes Critiques et Supercritiques en électronique fonctionnelle, acoustique et fluidique (LIA LICS/LEMAC)
Centrale Lille-Université de Lille-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Polytechnique Hauts-de-France (UPHF)
Laboratoire de Mécanique des Fluides de Lille – Kampé de Fériet - UMR 9014 (LMFL)
Centrale Lille-ONERA-Université de Lille-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Arts et Métiers Sciences et Technologies
HESAM Université - Communauté d'universités et d'établissements Hautes écoles Sorbonne Arts et métiers université (HESAM)-HESAM Université - Communauté d'universités et d'établissements Hautes écoles Sorbonne Arts et métiers université (HESAM)
DAAA, ONERA, Université Paris Saclay [Meudon]
ONERA-Université Paris-Saclay
+CPER ELSAT 2020 project
This work was supported in part by the French National Research Agency (ANR) in the framework of the ANR ASTRID 'CAMELOTT' Project under Grant ANR-14-ASTR-0023-01, in part by the regional platform CONTRAERO in the framework of the CPER ELSAT 2020 project. T
Renatech Network
ANR-14-ASTR-0023,CAMELOTT,Capteurs et Actionneurs MEMS pour Le ConTrôle réactif de décollement sur voleT(2014)
European Project
Centrale Lille-Université de Lille-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Polytechnique Hauts-de-France (UPHF)-JUNIA (JUNIA)-Centrale Lille-Université de Lille-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Polytechnique Hauts-de-France (UPHF)-JUNIA (JUNIA)
HESAM Université (HESAM)-HESAM Université (HESAM)
Source :
IEEE Sensors Journal, IEEE Sensors Journal, 2021, 21 (8), pp.9749-9755. ⟨10.1109/JSEN.2020.2991785⟩, IEEE Sensors Journal, Institute of Electrical and Electronics Engineers, 2021, 21 (8), pp.9749-9755. ⟨10.1109/JSEN.2020.2991785⟩
Publication Year :
2021
Publisher :
HAL CCSD, 2021.

Abstract

This article was presented in part at the IEEE Sensors 2019 and in part at the Selected Papers from the IEEE SENSORS 2019 Conference.; International audience; This paper presents and discusses the results obtained with a MEMS (Micro-Electro-Mechanical System) high temperature gradient sensor for time-averaged and fluctuating skin-friction measurements in highly turbulent flows. Designed as a robust wall-mounted suspended hot-wire structure, the micro-sensor was made using conventional microfabrication techniques, compatible with microelectronics for designing integrated smart systems. Successfully implemented into two air wind tunnels, the sensor was tested in a large range of turbulent flows, with mainstream velocities going up to 270 m/s (Mach number of 0.79), which corresponds to the mean velocity of airliner cruise flights. The experiments demonstrated the wide dynamic range of the micro-sensor without reaching its limits. The micro-sensor thereby demonstrated its value for measuring turbulence in aerodynamic applications, being particularly suitable for aeronautics.

Details

Language :
English
ISSN :
1530437X
Database :
OpenAIRE
Journal :
IEEE Sensors Journal, IEEE Sensors Journal, 2021, 21 (8), pp.9749-9755. ⟨10.1109/JSEN.2020.2991785⟩, IEEE Sensors Journal, Institute of Electrical and Electronics Engineers, 2021, 21 (8), pp.9749-9755. ⟨10.1109/JSEN.2020.2991785⟩
Accession number :
edsair.doi.dedup.....43d2cfe033c4b764aa2f15ab2c149843