FR2697085A1 - Hydro-dynamic flow line visualisation process - using injection of liquid containing dissolved gas into fluid flow showing flow lines with micro-bubbles - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention concerne un procédé et un dispositif de visualisation d'une ou plusieurs lignes de courant d'un écoulement liquide. The present invention relates to a method and a device for displaying one or more current lines of a liquid flow.
Lors d'essais hydrodynamiques, il est souvent nécessaire de matérialiser les lignes de courant d'un écoulement au voisinage d'obstacles ou de maquettes. During hydrodynamic tests, it is often necessary to materialize the current lines of a flow in the vicinity of obstacles or models.
A cette fin, il est d'usage d'introduire dans l'écoulement des colorants ou des particules solides. To this end, it is customary to introduce dyes or solid particles into the flow.
Ces méthodes possèdent l'inconvénient de polluer le liquide utilisé pour l'écoulement. These methods have the disadvantage of polluting the liquid used for the flow.
Une autre méthode consiste à provoquer la formation de bulles. Another method is to cause bubbles to form.
La formation de bulles peut être réalisée en injectant un gaz dans l'écoulement. Avec cette méthode, les bulles sont souvent trop grosses pour être considérées comme inactives sur l'écoulement. Bubble formation can be achieved by injecting a gas into the flow. With this method, the bubbles are often too large to be considered as inactive on the flow.
La présente invention permet d'éviter les inconvénients des méthodes antérieures. The present invention avoids the drawbacks of the previous methods.
Elle consiste en un procédé et un dispositif qui permettent de matérialiser des lignes de courant par des bulles de diamètre inférieur à 100 microns, dites "microbulles". It consists of a process and a device which make it possible to materialize streamlines with bubbles of diameter less than 100 microns, called "microbubbles".
L'invention est donc un procédé de visualisation dans une veine d'essais hydrodynamiques d'une ou plusieurs lignes de courant d'un écoulement liquide. The invention is therefore a method of visualizing in a stream of hydrodynamic tests one or more streamlines of a liquid flow.
Selon l'invention, un liquide contenant une forte quantité de gaz dissous est introduit dans l'écoulement en un ou plusieurs points, avec une vitesse voisine de celle de l'écoulement en ce ou ces points, entraînant en ce ou ces points la formation de microbulles, et on observe les trajets des microbulles qui matérialisent autant de lignes de courant que de points d'introduction. According to the invention, a liquid containing a large amount of dissolved gas is introduced into the flow at one or more points, with a speed close to that of the flow at this or these points, causing formation at this or these points. of microbubbles, and we observe the paths of microbubbles which materialize as many current lines as points of introduction.
Ces microbulles ont de préférence un diamètre inférieur à 100 micromètres. These microbubbles preferably have a diameter of less than 100 micrometers.
Selon un mode de réalisation avantageux, le liquide est introduit en un seul point, en amont d'un objet autour duquel est étudié l'écoulement, on déplace ce point dans une direction transversale à l'écoulement, et on observe successivement la matérialisation par des microbulles de plusieurs lignes de courant. According to an advantageous embodiment, the liquid is introduced at a single point, upstream of an object around which the flow is studied, this point is displaced in a direction transverse to the flow, and the materialization is observed successively by microbubbles from multiple stream lines.
Selon un autre mode de réalisation avantageux, le liquide est introduit en plusieurs points, situés à la surface d'un objet autour duquel on étudie l'écoulement, et on observe la matérialisation par des microbulles des lignes de courant passant par ces points. According to another advantageous embodiment, the liquid is introduced at several points, located on the surface of an object around which the flow is studied, and the materialization by microbubbles of the current lines passing through these points is observed.
L'invention est aussi un dispositif convenant à la mise en oeuvre du procédé. The invention is also a device suitable for implementing the method.
Selon l'invention, il comporte
- un réservoir pressurisé qui contient un liquide à injecter et qui permet de dissoudre, dans ce liquide, une grande quantité de gaz,
- des moyens d'injection reliés au réservoir par des canalisations comportant un ou plusieurs orifices calibrés débouchant dans l'écoulement et qui permettent d'introduire, dans l'écoulement, en un ou plusieurs points, le liquide à injecter avec une vitesse voisine de celle de l'écoulement en ce ou ces points,
- des moyens d'observation.According to the invention, it comprises
- a pressurized tank which contains a liquid to be injected and which makes it possible to dissolve, in this liquid, a large quantity of gas,
injection means connected to the reservoir by pipes comprising one or more calibrated orifices opening into the flow and which make it possible to introduce, into the flow, at one or more points, the liquid to be injected with a speed close to that of the flow at this or these points,
- means of observation.
Selon un mode de réalisation avantageux, les moyens d'injection sont une canne d'injection ayant deux extrémités, dont l'une est située à l'extérieur de la veine d'essais et reliée à la canalisation menant au réservoir, et dont l'autre extrémité comporte un orifice calibré débouchant dans l'écoulement dans la direction de l'écoulement. According to an advantageous embodiment, the injection means are an injection pipe having two ends, one of which is located outside the test stream and connected to the pipe leading to the reservoir, and the l the other end has a calibrated orifice opening into the flow in the direction of flow.
La canne d'injection comporte alors des moyens de déplacement transversaux par rapport à la direction de l'écoulement. The injection pipe then comprises means for transverse displacement relative to the direction of flow.
Selon un autre mode de réalisation avantageux, les moyens d'injection sont des orifices calibrés pratiqués à la surface d'un objet autour duquel est étudié l'écoulement. According to another advantageous embodiment, the injection means are calibrated orifices made on the surface of an object around which the flow is studied.
Selon un mode de réalisation avantageux, le diamètre des orifices calibrés est compris entre 0,1 et 2 mm, de préférence de l'ordre de 0,5 mm, et la vitesse d'introduction du liquide à injecter est obtenue par le réglage du diamètre, de la longueur de l'orifice et de la pression dans le réservoir. According to an advantageous embodiment, the diameter of the calibrated orifices is between 0.1 and 2 mm, preferably of the order of 0.5 mm, and the speed of introduction of the liquid to be injected is obtained by adjusting the diameter, the length of the orifice and the pressure in the tank.
Les moyens d'observation sont un ou plusieurs hublots sur les parois de la veine d'essais permettant l'observation visuelle et la prise de photographies. The observation means are one or more portholes on the walls of the test stream allowing visual observation and taking photographs.
Selon un mode de réalisation avantageux, le dispositif comporte des moyens automatiques de détection de la concentration de microbulles. According to an advantageous embodiment, the device comprises automatic means for detecting the concentration of microbubbles.
Divers avantages et caractéristiques de la présente invention ressortiront de la description détaillée ciaprès, faite en regard des dessins annexés, dans lesquels
- la Figure 1 est une vue générale de l'invention dans son contexte
- la Figure 2 montre un des moyens d'injection : la canne d'injection
- la Figure 3 représente un détail de la canne d'injection
- la Figure 4 donne une application avantageuse de l'invention
- la Figure 5 montre un autre moyen d'injection : les orifices calibrés pratiqués à la surface d'un objet
- la Figure 6 représente une coupe d'un orifice calibré.Various advantages and characteristics of the present invention will emerge from the detailed description below, given with reference to the appended drawings, in which
- Figure 1 is a general view of the invention in context
- Figure 2 shows one of the injection means: the injection rod
- Figure 3 shows a detail of the injection rod
- Figure 4 gives an advantageous application of the invention
- Figure 5 shows another means of injection: the calibrated orifices made on the surface of an object
- Figure 6 shows a section through a calibrated orifice.
Dans une veine d'essais hydrodynamique, délimitée par des parois 50 à 53, dans laquelle est établi un écoulement 2 se propageant dans une direction, on étudie les lignes de courant autour d'obstacles ou de maquettes 12, 21, 24, 44. In a stream of hydrodynamic tests, delimited by walls 50 to 53, in which is established a flow 2 propagating in one direction, we study the current lines around obstacles or models 12, 21, 24, 44.
Un réservoir 3 sous pression permet de dissoudre une grande quantité de gaz dans un liquide 4. A pressure tank 3 dissolves a large amount of gas in a liquid 4.
Pour faciliter la dissolution, différentes solutions sont possibles. Chacune vise à augmenter la surface d'échange entre la phase liquide et la phase gazeuse contenues dans le réservoir. La surface d'échange peut être augmentée, par agitation violente du liquide, en utilisant le phénomène de Venturi ou en faisant traverser goutte-àgoutte le liquide dans le gaz. To facilitate dissolution, different solutions are possible. Each aims to increase the exchange surface between the liquid phase and the gas phase contained in the tank. The exchange surface can be increased, by violent agitation of the liquid, by using the Venturi phenomenon or by passing the liquid drop by drop into the gas.
Le réservoir 3 sous pression est relié aux moyens d'injection 5, 40 par une canalisation 8. Les moyens d'injection comportent au moins un orifice calibré 6, 41 à 43, situé à l'extrémité d'une canne d'injection 5, ou pratiqué sur un objet 44 autour duquel on souhaite étudier l'écoulement. The pressure tank 3 is connected to the injection means 5, 40 by a pipe 8. The injection means comprise at least one calibrated orifice 6, 41 to 43, located at the end of an injection pipe 5 , or practiced on an object 44 around which one wishes to study the flow.
La canne d'injection 5 comporte une partie transversale 7 à la direction de l'écoulement 2. Cette partie transversale a une section 9 de contour profilé pour limiter la perturbation de l'écoulement, et possède une canalisation 11 centrale sur toute sa longueur. The injection pipe 5 has a transverse part 7 in the direction of the flow 2. This transverse part has a section 9 of contoured contour to limit the disturbance of the flow, and has a central pipe 11 over its entire length.
A l'extrémité de cette partie transversale 7, un mince tube 10, d'axe parallèle à la direction de l'écoulement, permet d'injecter le liquide à injecter. At the end of this transverse part 7, a thin tube 10, of axis parallel to the direction of flow, makes it possible to inject the liquid to be injected.
L'orifice 6 du tube est calibré et a un diamètre de l'ordre de 0,1 à 2 mm. The orifice 6 of the tube is calibrated and has a diameter of the order of 0.1 to 2 mm.
Le liquide à injecter 3 s'écoule depuis le réservoir 4 sous pression jusqu'à la sortie de l'orifice 6 calibré. The liquid to be injected 3 flows from the reservoir 4 under pressure to the outlet of the calibrated orifice 6.
La pression dans le réservoir 4 et le diamètre de l'orifice 6 sont tels que la vitesse du liquide à injecter est voisine de la vitesse de l'écoulement. The pressure in the reservoir 4 and the diameter of the orifice 6 are such that the speed of the liquid to be injected is close to the speed of the flow.
Le liquide à injecter 3, lorsqu'il parvient dans l'écoulement, se trouve à une pression bien inférieure à la pression du réservoir 4, entraînant la libération du gaz dissous sous la forme de microbulles 1, 45, 20, 23. The liquid to be injected 3, when it reaches the flow, is at a pressure much lower than the pressure of the reservoir 4, causing the release of the dissolved gas in the form of microbubbles 1, 45, 20, 23.
Ces microbulles ont un diamètre inférieur à 100 micromètres, par exemple de l'ordre de 50 micromètres. These microbubbles have a diameter of less than 100 micrometers, for example of the order of 50 micrometers.
Les microbulles 1 s'orientent et suivent une, et une seule ligne de courant qu'elles matérialisent et en permettent l'observation. The microbubbles 1 orient themselves and follow one, and only one current line, which they materialize and allow their observation.
La Figure 4 montre une application avantageuse de l'invention. Figure 4 shows an advantageous application of the invention.
La canne d'injection 17 peut se déplacer dans une direction 18 transversale à l'écoulement 2. Cette application permet de matérialiser successivement plusieurs lignes de courant. The injection rod 17 can move in a direction 18 transverse to the flow 2. This application makes it possible to materialize successively several streamlines.
Ici, la canne d'injection est représentée dans deux positions A et B, et les microbulles 20, 23 émises depuis ces deux positions A et B matérialisent deux lignes de courant. Here, the injection rod is represented in two positions A and B, and the microbubbles 20, 23 emitted from these two positions A and B materialize two current lines.
Dans la position A, les microbulles 20 matérialisent la ligne de courant qui, depuis l'extrémité de la canne d'injection 18, atteint le point d'arrêt 22. In position A, the microbubbles 20 materialize the current line which, from the end of the injection rod 18, reaches the stopping point 22.
La position A est déterminée lorsqu'une quantité approximativement identique de microbulles s'écoule sur les deux pans 27, 28 de l'aileron. Position A is determined when an approximately identical amount of microbubbles flows on the two sides 27, 28 of the fin.
Dans la position B, les microbulles 23 matérialisent la ligne de courant qui, depuis l'extrémité de la canne d'injection 18, atteint le point d'arrêt 25 de l'aileron 24. In position B, the microbubbles 23 materialize the current line which, from the end of the injection rod 18, reaches the stopping point 25 of the fin 24.
Cette application permet de connaître le débit entre les deux ailerons 21 et 24. En effet, à l'extrémité des cannes d'injection, l'écoulement n'est pas perturbé, les lignes de courant sont parallèles, il est donc aisé de connaître le débit traversant la section 26, perpendiculaire à la direction de l'écoulement, et délimitée par les deux lignes de courant matérialisées par les microbulles 20 et 23. Ce débit est exactement le débit qui circule entre les deux ailerons 21 et 24. This application makes it possible to know the flow rate between the two fins 21 and 24. In fact, at the end of the injection rods, the flow is not disturbed, the current lines are parallel, it is therefore easy to know the flow rate passing through section 26, perpendicular to the direction of flow, and delimited by the two current lines materialized by the microbubbles 20 and 23. This flow rate is exactly the flow which circulates between the two fins 21 and 24.
Les orifices calibrés 41, 42, 43 peuvent aussi être pratiqués à la surface d'un objet 44 placé dans l'écoulement. The calibrated orifices 41, 42, 43 can also be made on the surface of an object 44 placed in the flow.
Sur la Figure 4, l'objet 44 a la forme d'un aileron. In Figure 4, the object 44 has the shape of a fin.
Les orifices calibrés 41 à 43 sont reliés à la canalisation 8 qui conduit au réservoir à l'aide d'un alésage 46 usiné dans l'objet 44. The calibrated orifices 41 to 43 are connected to the pipe 8 which leads to the tank by means of a bore 46 machined in the object 44.
Chaque orifice émet alors des microbulles 45. Cellesci suivent les lignes de courant situées à la surface de l'objet et passant devant chaque orifice calibré 41 à 43. Each orifice then emits microbubbles 45. These follow the current lines located on the surface of the object and passing in front of each calibrated orifice 41 to 43.
Les lignes de courant, matérialisées par les microbulles, sont observées à l'aide de hublots pratiqués dans les parois 50 à 53 de la veine d'essais. Ces hublots ne sont pas représentés sur les Figures. The current lines, materialized by the microbubbles, are observed using portholes made in the walls 50 to 53 of the test stream. These portholes are not shown in the Figures.
L'observation est visuelle. Des prises de vues photographiques, ou à l'aide d'une caméra, sont alors avantageusement réalisées. The observation is visual. Photographic shots, or using a camera, are then advantageously carried out.
Dans un mode de réalisation de l'invention, l'invention comporte des moyens automatiques de détection de la concentration de l'écoulement en microbulles. In one embodiment of the invention, the invention comprises automatic means for detecting the concentration of the flow in microbubbles.
Les signes de référence, insérés après les caractéristiques techniques mentionnées dans les revendications, ont pour seul but de faciliter la compréhension de ces dernières, et n'en limitent aucunement la portée. The reference signs, inserted after the technical characteristics mentioned in the claims, have the sole purpose of facilitating the understanding of the latter, and in no way limit their scope.
Claims (11)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR9211655A FR2697085B1 (en) | 1992-10-15 | 1992-10-15 | Method and device for viewing streamlines by particulate elements. |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR9211655A FR2697085B1 (en) | 1992-10-15 | 1992-10-15 | Method and device for viewing streamlines by particulate elements. |
Publications (2)
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| FR2697085A1 true FR2697085A1 (en) | 1994-04-22 |
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ID=9434048
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| FR9211655A Expired - Fee Related FR2697085B1 (en) | 1992-10-15 | 1992-10-15 | Method and device for viewing streamlines by particulate elements. |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| FR (1) | FR2697085B1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015222231A (en) * | 2014-05-23 | 2015-12-10 | 国立研究開発法人海上技術安全研究所 | Flow field measurement method using minute air bubble and flow field measurement device for water tank |
| CN108645643A (en) * | 2018-07-13 | 2018-10-12 | 上海交通大学 | Fluid heat transfer experimental rig, fluid heat transfer testing equipment and test method |
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-
1992
- 1992-10-15 FR FR9211655A patent/FR2697085B1/en not_active Expired - Fee Related
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Non-Patent Citations (1)
| Title |
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| PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 10, no. 111 (P-451)(2168) 25 Avril 1986 & JP-A-60 243 535 ( NIPPON FURNACE KOGYO K.K. ) 3 Décembre 1985 * |
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2697085B1 (en) | 1994-11-25 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| ST | Notification of lapse |
Effective date: 20100630 |