LDA aan stijgende luchtbellen

Laser Doppler Anemometrie (LDA) is een meetmethode, die de stroming niet beïnvloedt. Met LDA wordt informatie over de snelheid verkregen uit een gemeten Dopplerfrequentie. Dit verslag behandelt LDA aan luchtbellen in een forward LDA opsteUing met referentiebundel. De diameter van de bellen is groot in verhouding tot de diameter van de laserbundels, waardoor de metingen niet beschreven worden door de klassieke LDA-theorie. In dit onderzoek zijn metingen gedaan aan stijgende bellen in verschillende vloeistoffen. Bij een meting is de equivalente diameter constant. Met verschillende luchtuitlaten zijn bellen verkregen met een diameter van 2 tot 5 mm. Aan de bellen zijn LDA-signalen gemeten door reflectie en door refractie. Bij reflectie spiegelt één laserstraal aan het beloppervlak, terwijl de ander langs de bel gaat. Bij refractie breken beide laserstralen, terwijl ze de luchtbel passeren. De Dopplerfrequenties veranderen sterk met de hoogte boven de luchtuitlaat. Op basis van de klassieke LDA-theorie zou dit overeen komen met snelheden van 20cm/s tot 40cm/s. Het frequentieverloop heeft een zekere periodiciteit. De signalen van reflectie en refractie verschillen wezenlijk van elkaar. Bij de verklaring van de Dopplersignalen is de theorie van bellenstromingen gebruikt. De experimenten leiden met de theorie van lichtbreking tot de conclusie, dat trillingen van het beloppervlak variaties in de Dopplersignalen geven. De hoogte boven de luchtuitlaat is om te zetten in de tijd na loslaten van de bel. Met deze tijd is de 'frequentie van de Dopplerfrequentie-oscillaties' te bepalen. Bij reflectie is deze frequentie voor verschillende belgroottes, oppervlaktespanningen en viscositeiten vergeleken met de frequentie, die de theorie van Lamb (1932) geeft voor trillingen van bolvormige bellen. Kwantitatief hebben veranderingen dezelfde invloed op beide frequenties, kwalitatief verschillen de frequenties maximaal een factor 1.6.Kramers Laboratorium voor Fysische TechnologieApplied Science