PLIF se osvědčila jako cenný nástroj pro vizualizaci proudění i pro kvantitativní celoplošná měření koncentrace a teploty v kapalných a plynných proudech. Aplikace lze nalézt v procesním inženýrství, biomedicínském inženýrství a ve výzkumu dynamiky tekutin.

Studie mísení v proudění plynné fáze pomocí tracer-LIF

Přidáním fluorescenčního stopovacího prvku (např. acetonu) k nefluorescenčnímu palivu nebo plynu lze pomocí LIF vizualizovat míchání plynné fáze a provádět kvantitativní měření koncentrace. Jednou z běžných aplikací je vizualizace paliva při vývoji spalovacích motorů, kde LIF umožňuje diagnostiku předspalovacího i spalovacího procesu.

Výkonný a zároveň snadno použitelný systém společnosti Dantec Dynamics určený pro sledování plynné fáze LIF umožňuje zkoumat vlastnosti, jako jsou např:

  • distribuce paliva
  • jevy vznícení
  • chování vstřikování paliva
  • Studie míchání plynné fáze

Measurement Principles of Planar-LIF

Planární laserem indukovaná fluorescence (PLIF) je optická měřicí technika, která se používá k měření okamžité celoplošné koncentrace nebo teplotních map v kapalných a plynných proudech.
Planární laserem indukovaná fluorescence (PLIF) je optická měřicí technika, která se používá k měření okamžité celoplošné koncentrace nebo teplotních map v kapalných a plynných proudech.

Při studiích mísení je obvykle jedna z kapalin označena stopovací sloučeninou, zatímco druhá je čerstvá kapalina. Laserový paprsek osvětluje tenkou rovinu v proudu a stopovací látka absorbuje část světla; stopovací látka je excitována do stavu s vyšší elektronickou energií. Při následném návratu do nižšího energetického stavu se část přebytečné energie uvolní jako světlo o delší vlnové délce: obecně známé jako fluorescence.

Běžně používaná barviva pro měření v kapalinách jsou rhodamin 6G (pro měření koncentrace), rhodamin B (pro měření teploty). Běžně používanými značkovači pro měření v plynné fázi jsou ketony, např. aceton.

Pro detekci fluorescence se používá kamera vybavená ostrým nebo úzkopásmovým filtrem, takže se zaznamenává pouze fluorescenční světlo. Je známo, že úroveň fluorescence se mění v závislosti na koncentraci nebo teplotě a několika dalších experimentálních parametrech.

Typické jednopixelové kalibrační křivky teploty a koncentrace.
Typické jednopixelové kalibrační křivky teploty a koncentrace.

Při nízkých koncentracích je absorpce zanedbatelná, což vede k lineární závislosti mezi fluorescenčním signálem a koncentrací nebo teplotou. Kalibrační postup spočívá v určení kalibrační konstanty v každém pixelu kamery. Z takové kalibrační mapy se zaznamenané surové obrazy fluorescence převedou na mapy koncentrace nebo teploty pomocí zpracování signálu.

Laserová dopplerovská anemometrie (LDA) laser Doppler anemometry (LDA)
Laserová dopplerovská anemometrie (LDA), známá také jako laserová dopplerovská velocimetrie (LDV), je optická technika ideální pro neinvazivní 1D, 2D a 3D bodové měření rychlosti a rozložení turbulence ve volném i vnitřním proudění.
Velocimetrie obrazu částic (PIV) Particle Image Velocimetry (PIV)
Velocimetrie obrazu částic (PIV) je neinvazivní laserová optická měřicí technika pro výzkum a diagnostiku proudění, turbulence, mikrofluidiky, rozprašování a spalovacích procesů.
Translate »