جریان سیال موضوع پیچیده ای است که بسیاری از جنبه های مختلف آن هنوز تسلیم روشهای دقیق تحلیلی نگشته است.در نتیجه مسائل اندازه گیری جریان به واسطه ی عدم وجود روابط تحلیلی برای انجام محاسبات و تحویل داده های تجربی، همیشه ساده و دقیق نیستند.
تعبیر و تفسیر داده های مربوط به توربولانس یا اندازه گیریهای لایه ی مرزی پیچیده، جریان لزج و اثرات امواج ساده نیستند.غالبا کاوشگرهایی که برای اندازه گیری پروفیلهای فشار، سرعت و دما به کار گرفته می شوند جریان را تغییر می دهند به طوری که تجربه گر در مورد اثری که اندازه گرفته است اطمینان ندارد.مشاهده ی جریان با روش های اپتیکی این مزیت را دارد که اگر صحیح اجرا شود، جریان سیال را آشفته نمی سازدو لذا برای تجربه گر یک ابزار اضافی محسوب می گردد تا همراه با سایر وسایل اندازه گیری مورد استفاده قرار دهد. در بعضی موارد روش های مشاهده ی جریان برای اندازه گیری نسبتا دقیق پارامتر های مهم جریان به کار گرفته می شوند، در حالی که در موارد دیگر از آنها به منظور جمع آوری اطلاعات کیفی درباره رفتار کلی جریان استفاده می شود.
در ادامه اصول برخی از روش های مقدماتی مشاهده ی جریان را مورد بحث قرار داده و کاربرد آن ها را نشان خواهیم داد.
میدان جریان گازی را در نظر بگیرید.جریان در امتداد عمود بر صفحه ی کاغذ است، یعنی امتداد محور z. یک پرتو نور ورودی به واسطه ی گرادیان چگالی جریان به اندازه ی زاویه ی ε منحرف می گردد.
می توان نشان داد که برای گرادیان های کوچک چگالی، زاویه ی انحراف به صورت زیر است:
(1) (ε= L/n1 (dn/dy)(y=y1 ) = Lβ/ρs (dρ/dy)(y=y1
که در آن L عرض میدان جریان، ρ چگالی موضعی سیالs، ρ یک چگالی مرجع که معمولا در شرایط استاندارد در نظر گرفته می شود و n ضریب شکست است که برای گازها به صورت زیر نوشته می شود:
(2) n=(1+β ρ/ρs ) n1
β یک ثابت بی بعد است که مقدار آن برای هوا در حدود 0.000292 است.
n1 ضریب شکست در خارج از میدان جریان است و می توان آن را در معادله ی (1) تقریبا برابر با یک در نظر گرفت.
به موجب معادله ی (1) انحراف زاویه ای پرتو نور ε متناسب است با گرادیان چگالی جریان.این یک اثر اپتیکی مقدماتی است که در کنار مشاهده ی جریان مورد استفاده قرا می گیرد.باید توجه داشت که انحراف پرتو نور معرف گرادیان متوسط چگالی در امتداد محور x است. لذا این اثر در درجه ی اول برای نشان دادن تغییرات چگالی در دو بعد (در این حالت ابعاد y و z ) مفید است و از تغییرات در بعد سوم میانگین می گیرد.
در بخش هایی که به دنبال می آید چند روش اپتیکی مشاهده ی جریان را برای استفاده در سیستم های گازی مورد بحث قرار می دهیم.برای مشاهده ی جریان مایعات یک روش تجربی اضافه کردن رنگ به مایع برای مطالعه ی پدیده ی جریان است.
روش دیگری که توجه قابل ملاحظه ای به آن معطوف شده روش به اصطلاح حباب هیدروژن است.این روش شامل استفاده از یک سیم نازک است که در آب قرار داده می شود تا به عنوان یک انتهای مدار جریان مستقیم، آب را تجزیه ی الکتریکی کند.
بدین ترتیب حباب های بسیار کوچک هیدروژن در مایع تشکیل می شود. حرکت حباب ها را می توان با روشنایی دادن به جریان مورد مطالعه قرار داد.کاربرد این روش توسط شراب،کلاین و سایرین مشرحا توضیح داده شده است.
به مرور روش های مشاهده جریان در سایت قرار خواهد گرفت.
