Anémomètre - Définition

Introduction

Modèle ancien d'anémomètre, construit par un fabricant espagnol (José Graselli), daté de 1870

Cadran d'anémomètre

Anémomètre - terme du XVIII^e siècle, composé du préfixe anémo- en grec ἀνεμος, anemos, « vent » et du suffixe -mètre, « mesure » - est un appareil permettant de mesurer la vitesse ou la pression du vent.

Deux types d'anémomètres

Les anémomètres peuvent être divisés en deux classes :

• ceux qui mesurent la vitesse
• ceux qui mesurent la pression du vent

Cependant, il y a une relation étroite entre la vitesse et la pression. Ainsi, un appareil prévu pour une mesure fournira des informations sur les deux quantités. Le premier anémomètre a été inventé par Leone Battista Alberti au XV^e siècle.

Anémomètres à hélice

Ressemblant à de petits avions, ils sont couplés à une girouette et s'orientent dans la direction du vent. L'hélice, qui mesure la vitesse du vent, tourne autour d'un axe horizontal.

Parmi les types d'anémomètres moins courants, on trouve des anémomètres constitués de deux hélices tournant autour de deux axes fixes, horizontaux et perpendiculaires. On calcule la force et la direction du vent en corrélant les vitesses de rotation des deux hélices. C'est également le cas sur les éoliennes.

Anémomètre à coupelles (dit de Robinson)

L'anémomètre à coupelles a été inventé par John Thomas Romney Robinson. Il se compose de 3 demi-coquilles (de la taille d'une balle de tennis) disposées sur des bras horizontaux disposés à 120 degrés et montées sur un axe vertical équipé d'un dispositif de comptage de tours ; la vitesse de rotation de l'anémomètre est proportionnelle à la vitesse du vent.

En effet, on mesure la vitesse des coupelles par la formule suivante :
avec :

 : rayon moyen des bras [m]

 : vitesse de rotation en radian par seconde

 : régime de rotation en tour par seconde

L'anémomètre du Bois de Clamart, au Carrefour de l'Anémomètre

Exemple: r = 4 cm = 0,04 m

V = 0,04 x 2 x 3,1415 x N = 0,25 x N

V = 0,25 x N ; quant à la vitesse du vent moyen, elle vaut environ LE TRIPLE de la vitesse des coupelles.

Avec N = 10 tr/s :

V = 0,25 x 10 = 2,5 m/s = 9 km/h ; donc le vent moyen souffle à 27 km par heure.

Pour l'anémomètre standard (diamètre des coupelles de 6 centimètres), une vitesse de rotation d'un tour par seconde correspond à un vent soufflant à une vitesse de 1 m/s, soit 3,6 km/h. Ce type d'anémomètre est capable de mesurer des vitesses de vent comprises entre 0 et près de 200 km/h. Des vitesses supérieures entraîneraient des contraintes que les coupelles ne pourraient pas supporter. Mais des vents d'une telle violence ne se rencontrent que dans les tornades ou les cyclones.

Lorsque le vent souffle, il rencontre alternativement une coupelle creuse puis bombée. Selon les lois de l'aérodynamique, un creux oppose plus de résistance qu'une forme bombée au passage de l'air. Cette différence provoque la rotation de l'anémomètre.

Les deux grands mérites de cet anémomètre sont sa simplicité et pratiquement l'absence d'une limitation dans la gamme de vitesses mesurables ; mais s'il est utilisé sans équipement d'enregistrement de données électroniques, une rafale courte mais violente n'est pas enregistrée. Malheureusement, quand Robinson a présenté son anémomètre, il a déclaré que la taille des coupelles et la longueur des bras n'avaient pas d'influence sur le résultat de la mesure. Cette affirmation était apparemment confirmée par quelques expériences indépendantes. Il s'est avéré plus tard que le rapport entre la vitesse du vent et la dimension des coupelles (le facteur) n'est pas constant et dépend en grande partie de la dimension de coupelles et de la longueur des bras. Il en découle que les valeurs citées dans les publications officielles du 19^e siècle comportent des erreurs allant jusqu'à 60%.