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Keywords:

  • planar laser-induced fluorescence;
  • dynamic structural analysis;
  • conditional analysis;
  • mixing;
  • stirred tank;
  • Rushton turbine

Abstract

A method of treating data acquired with the planar laser-induced fluorescence technique has been developed to visualize the topology of two-dimensional concentration fields and to describe the dynamics of the coherent mixing structures identified. This method is based on a conditional binary transformation of the local concentration data, combined with a joint probability calculation. The methodology has been used to investigate the mixing in a stirred tank, at two injection port locations (in the bulk and in the impeller stream region). With bulk injection, a “folding phenomenon” of the coherent mixing structure was detected. Away from this port, large-scale spatially periodic motion was identified, with a characteristic time of oscillation of the order of 2 to 3 s. With injection in the impeller stream region, no spatial instabilities of the coherent structure were detected. Local oscillations of the coherent mixing structure were found both on short and long time-scales (i.e., ˜1 and ˜80 s).

Une nouvelle méthode pour le traitement des images de fluorescence induite par nappe laser a été développée afin de visualiser la topologie des champs de concentration et de décrire la dynamique des structures cohérentes de mélange identifiées. Cette méthode repose sur une transformation conditionelle binaire des données locales de concentration, couplée à un calcul probabiliste. La méthodologie a été utilisée pour étudier le processus de mélange dans un réacteur agité, avec deux zones d'injection. Pour une injection dans la zone de recirculation, un phénornène de “plissernent” de la structure cohérente de mélange est détectée. Au loin, des mouvements oscillatifs à grande échelle spatiale sont identifiés, avec une périodicité caractéristique de 2 à 3 s. Pour une injection dans It région de l'agitateur, aucune instabitité spatiale n'est détectée. Des oscillations de la structure cohérent de mélange sont trouvées à la fois à courtes et à tongues échelles de temps (˜1 et ˜80 s).