Visualization of meso- and micro-mixing status in flow system by high speed stroboscopic microscopic photography
Abstract
enA new visualization technique, the High Speed Stroboscopic Microscopic Photography with spatial resolution of 6.7 m̈m and time resolution of 8 m̈S was developed and first used in this work to visualize the performance of fluid elements in the meso- and micro-mixing processes. From the large amount of pictures taken by this technique, it was found that the fine structure of micro-fluid-elements having sizes less than λK looks mainly like slices, especially at higher turbulence in which stochastic elongation and stretching play a dominant role in the deformation of the micro-elements. Finally, the meso- and micro-mixing processes were ascribed as composed of three consecutive stages: (1) turbulent dispersion, by which the large eddies of sizes larger than λK are dispersed into ones of sizes of λK, (2) stochastic elongation and/or stretching, and (3) molecular diffusion, by which the whole system becomes homogeneous in the molecular scale.
Abstract
frUne nouvelle technique de visualisation, la photographie microscopique stroboscopique à haute vitesse avec une résolution spatiale de 6,7m̈m et une résolution temporelle de 8m̈S, a été mise au point et utilisée pour la première fois dans ce travail pour visualiser la performance des éléments fluides dans les procédés de méso et micro-mélanges. À partir des trés nombreuses photographies prises par cette technique, on a trouvé que la structure fine des microéléments fluides ayant des tailles inférieures à λK resemble principalement à des tranches, particulièrement pour des niveaux élevés de turbulence où l'élongation et l'étirement stochastique joue un rǒle prédominant dans la déformation des micro-éléments. Enfin, on a établi que les procédés de méso et micro-mélanges comportent trois étapes consécutives: (1) la dispersion turbulente, par laquelle les gros tourbillons ayant des tailles supkrieures à λK sont dispersés dans ceux dont la taille est λK (2) l'élongation ou l'éttirement stochastique et (3) la diffusion moléculaire, qui rend homogène l'ensemble du sysèkme dans l'échelle moléculaire.
