Ultrasonic measurements of the bulk flow field in foams.
Ultrasonic measurements of the bulk flow field in foams.
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泡沫体整体流场的超声波测量
DOI：
10.1103/physreve.97.013113
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发表时间：
2018
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
Heitkam
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Nauber;Büttner;Eckert;Fröhlich;Czarske;Heitkam
移动泡沫的流场与基础研究和泡沫浮选等工业过程的优化相关。然而，对于泡沫体内部的局部速度分布，还没有足够的测量技术。我们研究了超声多普勒测速 (UDV)，提供了第一个二维、非侵入性速度测量技术，具有足够的空间和时间分辨率，适用于中等规模的泡沫流。测量对象是在矩形通道中向上流动的干燥水性泡沫。超声波换能器阵列安装在通道内，沿主流轴发送脉冲，并接收来自泡沫体的回波。这导致了时间和空间分辨的平面速度场达到测量深度，其比光学技术的测量深度大约大一个数量级。与泡沫表面速度的光学参考测量值进行比较可以验证 UDV 结果。帧速率的不确定性低于 15%，轴向空间分辨率比发现的更好。因此，UDV 是监测工业过程以及对中等规模的三维泡沫流进行科学研究的合适工具。
The flow field of moving foams is relevant for basic research and for the optimization of industrial processes such as froth flotation. However, no adequate measurement technique exists for the local velocity distribution inside the foam bulk. We have investigated the ultrasound Doppler velocimetry (UDV), providing the first two-dimensional, non-invasive velocity measurement technique with an adequate spatialand temporal resolutionthat is applicable to medium scale foam flows. The measurement object is dry aqueous foam flowing upward in a rectangular channel. An array of ultrasound transducers is mounted within the channel, sending pulses along the main flow axis, and receiving echoes from the foam bulk. This results in a temporally and spatially resolved, planar velocity field up to a measurement depth of, which is approximately one order of magnitude larger than those of optical techniques. A comparison with optical reference measurements of the surface velocity of the foam allows to validate the UDV results. Atframe rate an uncertainty below 15 percent and an axial spatial resolution better thanis found. Therefore, UDV is a suitable tool for monitoring of industrial processes as well as the scientific investigation of three-dimensional foam flows on medium scales.
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