PIV analysis of turbulent flow in a micro-channel

• Autorzy: Błoński S. , Kowalewski T. A.

Warianty tytułu

PL

Analiza przepływu turbulentnego w mikro-kanale przy wykorzystaniu cyfrowej anemometrii obrazowej

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Turbulent flow of water in a short 0.4 mm high micro-channel of an emulsifier is investigated experimentally using a micro-PIV technique and compared with numerical predictions. The micro-flow measurements are based on epi-fluorescence illumination and high-speed imaging. Velocity fields obtained from the measurements and direct numerical simulations indicate that flow turbulization is delayed and develops only at the outlet region of the micro-channel.

PL

W pracy przedstawiono analizę turbulentnego przepływu wody przez mikro-kanał emulsyfikatora. Wyniki uzyskane eksperymentalną techniką Cyfrowej Anemometrii Obrazowej (PIV - Particle Image Velocimetry) zaadoptowanej do pomiarów w mikroskali (micro-PIV) porównano z wynikami symulacji numerycznych przeprowadzonych zarówno poprzez bezpośrednie rozwiązanie równań Naviera-Stokesa (DNS - Direct Numerical Simulation), jak i wykorzystując hipotezę Reynoldsa uśredniającą fluktuacje prędkości i ciśnienia (model k-...). Część eksperymentalna pracy przeprowadzona została na unikalnym stanowisku pomiarowym bazującym na mikroskopii epifluorescencyjnej i szybkim obrazowaniu analizowanego przepływu. Charakterystyki przepływu wyznaczone eksperymentalnie i numerycznie symulacją DNS wykazały, że turbulizacja przepływu pojawia się dopiero w końcowym przekroju mikro-kanału, osiągając maksimum w kanale wylotowym emulsyfikatora.

Słowa kluczowe

EN

micro-channel; micro-PIV; turbulence

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Mechaniki Teoretycznej i Stosowanej
• Czasopismo: Journal of Theoretical and Applied Mechanics
• Rocznik: 2007
• Tom: Vol. 45 nr 3
• Strony: 489--503
• Opis fizyczny: Bibliogr. 9 poz., rys.

Twórcy

autor

Błoński S.

autor

Kowalewski T. A.

• Institute of Fundamental Technological Research, Polish Academy of Sciences, Warsaw, Poland

Bibliografia

• 1. Brenn G., 2005, Emulsions with nanoparticles for new materials, Scientific Report of EMMA Project, Graz University of Technology, TU Graz
• 2. Błoński S. Korczyk P, Kowalewski T.A., 2007, Analysis of turbulence in a micro-channel emulsifier, Int. J. Thermal Scs, doi:10.1016/ j.ijthermalsci. 2007.01.028
• 3. Fluent 6.3, 2006, Users Guide, Fluent Inc., Lebanon NH, USA.
• 4. 4. Kowalewski T.A., Błoński S. Korczyk P., 2006, Turbulent flow in a microchannel, Proc. of ASME ICNMM2006, CD-ROM paper 96090, Limerick, Ireland
• 5. Li H., Olsen G., 2006, MicroPIV measurements of turbulent flow in square microchannels with hydraulic diameters from 200μm to 640 μm, Int. J. Heat Fluid Flow, 27, 123-134
• 6. Meinhart C.D., Wereley S.T., Gray M.H.B., 2000, Volume illumination for two-dimensional particle image Velocimetry, Measurement Science and Technology, 11, 809-814
• 7. Santiago J.G., Wereley S.T., Meinhart C.D., Beebe D.J., Adrian R.J., 1998, A micro particle image Velocimetry system, Exp. Fluids, 25, 316-319
• 8. Shinohara K., Sugii Y., Aota A., Hibara A., Tokeshi M., Kitamori T., Okamoto K., 2004. High-speed micro-PIV measurements of transient flow in microfluidic devices, Measurement Science and Technology, 15, 1965-1970
• 9. Steiner H., Teppner R., Brenn G., Vankova N., Tcholakova S., Denkov N., 2006, Numerical simulation and experimental study of emulsification in a narrow-gap homogenizer, Chemical Engineering Science, 61, 5841-5855