Optical measurement of droplet dimensions in real gas-droplet flows
DOI:
https://doi.org/10.17072/1994-3598-2017-3-40-47Abstract
In this paper, the optical methods for studying the gas-droplet flows are analyzed and compared. The analysis has shown that the Interferometric Particle Imaging (hereinafter IPI) and Glare Point Technique (hereinafter GPT) are most effective for studying the atomization process in fuel injectors. These methods have been used to measure the size of fuel droplets in the spray cone of the air-blast atomizer. Measurements of atomization characteristics of the fuel atomizer under different operating conditions made by both methods (IPI and GPT) have shown that the IPI technique is more effective for small particles (5-100 µm) and GPT technique – for larger particles (20 - 200 µm) for this scheme of measurements. To computerize the GPT method, a special software product, incorporating the wavelet transform –based procedure for validation of liquid droplets, has been developed. The size and velocity distributions of droplets determined by the GPT method have been used to construct the relative flowrate characteristic curve for the fuel atomizer. Therefore, the application of both methods essentially extends the range of measurable droplet dimensions. In practical applications, the use of only one method can lead to significant errors. Thus, Sauter’s diameter D32 evaluated with the use of IPI data was ~40 µm, whereas the use of GPT method gives the value of about 80 µm.References
Adrian R.J., Westerweel J. Particle image velocimetry. Cambridge: Cambridge University Press, 2011, 558 p.
N. Damaschke, H. Nobach, C. Tropea. Optical limits of particle concentration for multi-dimensional particle sizing techniques in fluid mechanics. Experiments in Fluids, 2002, no. 32, pp. 143–152
Semidetnov N., Tropea C. Conversion relationships for multidimensional particle sizing techniques. Measurement Science and Technology, 2004, no. 15, pp. 2499–2509
Van de Hulst H.C., Wang R.T. Glare points. Applied Optics, 1991, vol. 30, pp. 4755–4763
Sukhanovskii A., Batalov V., Stepanov R. Comparison of Direct optical and IPI methods in real flow measurements. Proceedings 26th European Conference on Liquid Atomization & Spray Sys-tems, Bremen, Germany, 8–10 September 2014. pp. 1–9.
Sukhanovskii A., Batalov V. and Stepanov R. Using of direct imaging and IPI techniques for measurements in nozzle sprays. AIP Conference Proceedings, 2016, vol. 1770, 030023.
DOI: 10.1063/1.4963965
Maeda M., Akasaka Y., Kawaguchi T. Improvements of the interferometric technique for simultaneous measurement of droplet size and velocity vector field and its application to a transient spray. Experiments in Fluids, 2002, no.33, pp. 125–134. DOI 10.1007/s00348-002-0453-4
Kawaguchi T., Akasaka Y., Maeda M. Size measurements of droplets and bubbles by advanced interferometric laser imaging technique, Measurement Science and Technology, 2002, vol. 13, pp. 308−316.
Stepanov R. A. Programma opredeleniia razmerov i skorostei kapel' aerozolia po ikh opticheskim izobrazheniiam (Program of aerosol droplets size and velocity determination from its optical images). Certificate of state registration of the computer program N. 2013611440. Rospatent, 2013.
Batalov V., Stepanov R., Sukhanovsky A. Application of direct optical methods for investigation of two-phase flow characteristics, Trudy MAI (Electronic journal), 2014, no.76, URL: http://trudymai.ru/pub-lished.php?ID=50074
Downloads
Published
How to Cite
Issue
Section
License
Автор предоставляет Издателю журнала (Пермский государственный национальный исследовательский университет) право на использование его статьи в составе журнала, а также на включение текста аннотации, полного текста статьи и информации об авторах в систему «Российский индекс научного цитирования» (РИНЦ).
Автор даёт своё согласие на обработку персональных данных.
Право использования журнала в целом в соответствии с п. 7 ст. 1260 ГК РФ принадлежит Издателю журнала и действует бессрочно на территории Российской Федерации и за её пределами.
Авторское вознаграждение за предоставление автором Издателю указанных выше прав не выплачивается.
Автор включённой в журнал статьи сохраняет исключительное право на неё независимо от права Издателя на использование журнала в целом.
Направление автором статьи в журнал означает его согласие на использование статьи Издателем на указанных выше условиях, на включение статьи в систему РИНЦ, и свидетельствует, что он осведомлён об условиях её использования. В качестве такого согласия рассматривается также направляемая в редакцию справка об авторе, в том числе по электронной почте.
Редакция размещает полный текст статьи на сайте Пермского государственного национального исследовательского университета: http://www.psu.ru и в системе OJS на сайте http://press.psu.ru
Плата за публикацию рукописей не взимается. Гонорар за публикации не выплачивается. Авторский экземпляр высылается автору по указанному им адресу.