Testing of a spherical dual-tipped optical fiber probe for local measurements of void fraction and gas velocity in two-phase flows

Authors


Abstract

An alternate and easy method of constructing an optical liber probe tip is presented for the study of different two-phase flow variables such as local time-averaged void fraction, gas velocity and interfacial bubble passage frequency. The proposed probe tip has similar response characteristics to the “U-bend” single fiber probe and is easier to construct than the 90° wedge tipped probe. The signal from the spherical tip seems to be insensitive to changes in bubble velocity as opposed to the 90° wedge and is more advantageous at higher velocities. The signal from the spherical tip has the same time duration as the signal changes from liquid to gas and vice versa for the same bubble velocity. A simplified model is presented to describe the balance of forces around the spherical tip when a bubble is penetrated. The model offers a qualitative explanation of why the non-dimensional response intensity decreases as the bubble velocity increases.

Abstract

On présente une méthode alternative et facile pour construire des extrémités de sonde en fibre optique pour l'étude de dilférentes variables d'écoulement diphasique, telles que la fraction de vide locale de temps moyen, la vitesse du gar. et la fréquence de passage des bulles interfaciales. L'extrémité de sonde proposée possède des caractéristiques de réponse similaires à celles de la sonde en fibre simple de type “U-bend” et est plus facile à construire que la sonde à extrémité en forme de coin à 90°. Le signal de l'extrémité sphérique semble insensible aux changements survenant dans la vitesse des bulles contrairement à un coin à 90° et est plus avantageux à des vitesses supérieures. Le signal de l'extrémité sphérique a la même durée lorsque le signal passe du liquide au gaz et vice versa pour la même vitesse des bulles. On présente un modèle simplifié afin de décrire l'équilibre des forces autour de l'extrémité sphérique lorsqu'une bulle est pénéktrée. Le modèle explique de fačon qualitative pourquoi l'intensité de réponse adimensionnelle diminue lorsque la vitesse des bulles augmente.

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