Фазово-доплеровская интерферометрия PDI

Фазово-доплеровская интерферометрия, или PDI, представляет собой оптический неинвазивный метод измерения параметров дисперсных потоков, прежде всего распылов и капельных сред. Метод применяется для определения размера капель, скорости их движения, численной концентрации и потока частиц в заданных точках внутри факела распыла.

Назначение метода

Фазово-доплеровский интерферометр используется для локального измерения характеристик отдельных капель в распыле. В отличие от интегральных методов диагностики, PDI позволяет получать информацию в конкретных точках измерительного объёма, что особенно важно при исследовании пространственной структуры распылов, распределения размеров капель и локальных скоростных характеристик.

К основным измеряемым параметрам относятся диаметр отдельных капель, одна, две или три компоненты скорости, численная плотность капель, а также поток частиц через измерительный объём. Благодаря этому метод обеспечивает комплексное описание дисперсной фазы и может применяться для анализа эффективности процессов распыления, переноса массы и импульса.

Принцип измерения

Работа PDI основана на регистрации света, рассеянного отдельными каплями при прохождении через малый измерительный объём, сформированный пересечением лазерных пучков. При движении капли через интерференционную область возникает доплеровский сигнал, частота которого связана со скоростью частицы.

Размер капли определяется по фазовому сдвигу сигналов, регистрируемых несколькими фотоприёмниками под различными углами. Фазовая разность между сигналами зависит от диаметра сферической частицы, что позволяет определять размер каждой отдельной капли в реальном времени.

Измерение компонент скорости

Системы фазово-доплеровской интерферометрии позволяют измерять одну, две или три компоненты скорости капель. Количество измеряемых компонент зависит от конфигурации оптической схемы и числа используемых лазерных каналов.

Однокомпонентные системы применяются для базовой диагностики движения капель вдоль выбранного направления. Двух- и трёхкомпонентные конфигурации используются при исследовании сложных течений, вихревых структур, нестационарных распылов и процессов, в которых требуется полное описание векторного поля скорости дисперсной фазы.

Модульные системы Artium PDI

Семейство модульных систем Artium PDI предназначено для работы в режиме готового к применению измерительного комплекса. Такие системы обеспечивают автоматизированную настройку и удобную интеграцию в экспериментальные установки для исследования распылов.

Модульная архитектура позволяет адаптировать систему под различные задачи, включая измерения размера капель, скорости, численной концентрации и потока частиц. Автоматизированные функции настройки снижают трудоёмкость подготовки эксперимента и повышают воспроизводимость измерений.

Преимущества метода

Фазово-доплеровская интерферометрия является неинвазивным методом, то есть не требует введения датчиков непосредственно в поток и не нарушает структуру распыла. Измерения выполняются в реальном времени для отдельных капель, что позволяет получать статистически значимые данные о распределении размеров и скоростей.

Метод отличается высокой точностью при исследовании сферических капель и широко применяется в задачах, где необходима одновременная регистрация размера и скорости частиц. Возможность определения численной плотности и потока капель делает PDI эффективным инструментом количественной диагностики дисперсных сред.

Области применения

PDI используется в исследованиях распыления жидкостей, топливных форсунок, аэрозолей, двухфазных потоков, процессов испарения, охлаждения, горения, нанесения покрытий и других технологий, связанных с формированием и движением капель.

Метод особенно востребован при разработке и оптимизации распылительных устройств, оценке качества распыла, анализе распределения капель по размерам и изучении локальной динамики дисперсной фазы.

Фазово-доплеровская интерферометрия является высокоточным оптическим методом для неинвазивного измерения параметров отдельных капель в распылах. Метод обеспечивает определение размера капель, одной, двух или трёх компонент скорости, численной концентрации и потока частиц в заданных точках измерительной области.

Модульные системы Artium PDI позволяют выполнять такие измерения в реальном времени и обладают автоматизированными функциями настройки, что делает их эффективным инструментом для научных исследований и инженерной диагностики распылов.