Metody analýzy mechaniky tekutin

28. 07. 2014 | Ing. Pavel Kořán | ProduktyOdborné články

Společnost TSI se specializuje na výrobu a výzkum systémů pro analýzu mechaniky tekutin. Do této oblasti spadají metody pro 1D až 3D měření okamžité rychlosti proudění a techniky pro měření velikosti proudících částic, přičemž obě veličiny mohou být měřeny současně. Systémy TSI tedy poskytují unikátní možnost studia korelace mezi rychlosti proudění částice a její velikostí, která je důležitá například pro analýzu sprejů a vstřikovacích trysek. V rámci tohoto článku bychom Vám rádi prezentovali základní principy jednotlivých metod měření.

Laser Doppler Velocimetry (LDV) umožňuje měřit všechny tři složky okamžité rychlosti proudících částic. Jedná se o bodové měření na konkrétní pohybující se částici, která se osvětlí laserovým světlem a měří se změna frekvence odraženého svazku. Podle Dopplerova efektu je změna frekvence přímo úměrná její relativní rychlosti vůči detektoru.

Phase Doppler Particle Analyzer (PDPA) podobně jako LDV využívá Dopplerův jev k měření okamžité rychlosti částice. Metoda navíc analyzuje prostorové rozložení proužků interferenčního obrazce, který vzniká interakci primárního osvětlujícího svazku a odraženého svazku od částice. Kombinací Dopplerova jevu a interferenční analýzy je pak možné získat okamžitou rychlost částice a její rozměry.

Particle Image Velocimetry (PIV) je metoda měření rychlostního pole v proudící tekutině, do které jsou přimíchány testovací částice. Měřený objem toku je vystaven krátkému laserovému pulsu, který funguje jako blesk a nasvítí rozmístění částic v daném časovém okamžiku. Takto zmražená scéna je zachycena kamerou a po přesně definovaném časovém úseku se celý proces opakuje. Rychlost částic je pak vypočtena z rozdílu jejich polohy mezi snímkováním. Měření tak probíhá v rovině tvořené laserovým nožem, který skenuje pohyb částic.

Volumic 3-Component Velocimetry (V3V) je unikátní technologie, která umožňuje měřit proudění v objemu. Systém se skládá ze tří detektorů, které jsou schopny přesně rekonstruovat 3D polohu částice.Během měření je pohybující se částice osvětlena laserovým svazkem a její poloha separátně zaznamenána každým ze tří detektorů. Díky geometrickému uspořádání detektorů je poloha částice reprezentována unikátním trojúhelníkem, který vznikne kombinací pohledů na částici všech tří detektorů. Speciální software pak tyto obrazové trojúhelníky analyzuje a z jejich velikosti a tvaru určí polohu částice.

Podrobnější technické informace o jednotlivých systémech naleznete v kategorii Mechanika tekutin.