Imagerie laser

L'instrument LSI offre une combinaison unique de technique de mesure non intrusive et de résolution de distribution de pulvérisation la plus élevée possible. Parmi les exemples de projets antérieurs utilisant l'imagerie laser chez Spraying Systems Co., citons les mesures détaillées de la pulvérisation dans les flux croisés pour les applications de conditionnement du gaz, et l'évaluation détaillée de la distribution transitoire de la pulvérisation à l'aide d'une buse d'injection pulsée.

• Distribution de pulvérisation à flux croisés
  Afin d'optimiser la distribution de pulvérisation dans une application de conditionnement du gaz, une buse a été placée dans la soufflerie et la distribution du liquide a été mesurée à différents angles de flux croisés (c'est-à-dire l'angle d'orientation de la buse par rapport au flux de la soufflerie). Les images de distribution planaire de LSI ont été acquises et moyennées afin de déterminer l'angle optimal de la buse pour maximiser l'uniformité et la couverture de la pulvérisation tout en minimisant l’accumulation.

• Développement de la pulvérisation transitoire de l'injecteur NOx
  Un client a contacté Spraying Systems Co. et était intéressé par la caractérisation de la distribution de la pulvérisation pendant les phases d'ouverture / fermeture de l'injection de leur buse d'injection propriétaire. Le système LSI a été configuré pour se déclencher avec l'impulsion d'injection, avec une temporisation assignée, afin de capturer de nombreuses images à plusieurs reprises par rapport au moment du début de l'injection. Ces images ont ensuite été mises en moyenne d'ensemble pour fournir une distribution moyenne de la pulvérisation à de nombreuses étapes de la période d'injection. En général, il a été constaté qu'un jet non uniforme était généré au début et à la fin de l'injection.

LSI utilise un laser pulsé de courte durée, qui passe à travers une lentille divergente, pour éclairer une section plane de la forme du jet. L'impulsion laser courte gèle efficacement les gouttelettes de pulvérisation en place au fur et à mesure qu'elles sont visualisées. Les gouttelettes diffusent la lumière du laser et une caméra, déclenchée par l'impulsion laser, prend des images des gouttelettes dans le plan du laser. Un filtre de lumière passe-bande est fixé à l'objectif de la caméra, qui permet à la seule lumière de la longueur d'onde du laser de passer au capteur CCD, éliminant ainsi toutes les gouttelettes hors plan

• La théorie de Mie
  Généralement, l'eau est utilisée comme milieu de pulvérisation lors des mesures LSI. Les gouttelettes d'eau diffusent la lumière laser selon la théorie de Mie, ce qui se traduit par une illumination de chaque gouttelette équivalente à sa surface. Le résultat moyen de l'ensemble est une distribution planaire représentative de la surface totale de pulvérisation. Bien que cette distribution soit similaire à la distribution de volume dans de nombreux cas, elle est souvent référencée comme la distribution de la concentration de pulvérisation et est instructive pour évaluer les régions locales de concentration de pulvérisation élevée-vs.-faible.

• Méthode de fluorescence induite par laser (LIF)
  Pour obtenir des mesures de distribution de volume de l'instrument LSI, il est nécessaire de traiter le produit pulvérisé avec un agent dopant. Les mesures de fluorescence induite par laser (LIF) utilisent un colorant dans le produit pulvérisé qui, lorsqu'il est soumis à la longueur d'onde de la lumière émise par le laser LSI, fait que toute la gouttelette émet de la lumière. Ainsi, la méthode LIF donne des distributions de pulvérisation planaires qui sont représentatives du volume des gouttelettes de pulvérisation.

Dans les mesures Mie ou LIF, de nombreuses images instantanées sont généralement acquises et mises en moyenne d'ensemble afin d'obtenir une distribution plane moyenne du jet de pulvérisation.

Le système LSI fournit un résultat de distribution de pulvérisation à haute résolution spatiale qui peut être représentatif de la concentration ou de la distribution de volume. Il permet d'obtenir instantanément des résultats de distribution de pulvérisation planaire dont la moyenne d'ensemble peut être transformée en représentation moyenne. Le système peut être déclenché pour résoudre les effets transitoires de développement de la pulvérisation sur plusieurs cycles. La nature non intrusive de l'illumination de la section transversale du jet de pulvérisationpar la feuille laser permet d'obtenir des mesures de distribution de spray planaire de la plus haute qualité, ce qui permet une observation détaillée de la forme bidimensionnelle du jet de pulvérisation

Le système LSI ne fournit pas d'informations sur la taille des gouttes ; il est donc souvent utilisé en conjonction avec l'un des nombreux instruments de mesure de la taille des gouttes pour fournir une caractérisation supplémentaire.