Un interféromètre compact commun chemin (IPC) du système a été développé pour mesurer la de paires de liquide. L'IPC est une technique optique qui peut être utilisé pour mesurer les changements dans le gradient de l'indice de réfraction des matériaux transparents. Il utilise un interféromètre de cisaillement qui partage le même chemin optique d'un laser source de lumière pour le plan d'imagerie final. Le coefficient de diffusion moléculaire de liquides peut être déterminée à partir des relations physiques entre les changements dans la longueur du chemin optique et propriétés de la phase liquide. Lorsque les données obtenues à l'aide de l'IPC ont été comparés avec des résultats similaires avec d'autres techniques, l'instrument a été démontré qu'elle était de loin supérieur à d'autres instruments de mesure de la des liquides miscibles, tout en restant très compact et robuste (réf. 1). En raison de sa compacité et simplicité d'utilisation, l'IPC a été adoptée pour une utilisation dans des études de dynamique de l'interface ainsi que la diffusion d'autres applications de processus contrôlés (réf. 2). Ce progrès va autoriser les expérimentations en microgravité quantitativement qui peuvent répondre à des questions scientifiques de base sur la masse et la diffusion thermique et de leurs effets dans les processus de transport. Cet instrument est un spin-off d'un développement de diagnostic pour les expériences de physique des fluides en microgravité au Glenn Research Center de la NASA qui a utilisé l'optique et l'électronique en vigueur dans le laboratoire de physique des fluides pour des études de faisabilité.

Techniques de diagnostic optique sont devenus une partie intégrante de nombreux domaines d'applications de mesure dans des laboratoires industriels et de recherche. De nombreux types d'interféromètres et leurs versions déphasées ont été utilisés comme instruments pour mesurer les fronts d'ondes optiques pour le test optique et de la combustion et le diagnostic écoulement du fluide. L'un d'entre eux, l'interféromètre de diffraction point, est considérée comme solide (voir, par exemple, réf. 3) parce qu'il a un dessein commun-path. L'interféromètre de diffraction point est difficile d'aligner et a une plage de mesure limitée pour les applications en phase liquide. Interférométrie et techniques Schlieren ont été largement utilisées depuis de nombreuses années pour le gaz-flow-visualisation. D'autre part, l'IPC, qui est essentiellement un prisme de Wollaston polariseur en combinaison avec un analyseur (lame de quartz cristallin retard) est utilisé à la place d'une unité de diffraction point interféromètre. L'avantage d'utiliser l'IPC au cours d'autres techniques optiques est qu'il peut faire des quantitatives dans les liquides avec l'indice de réfraction élevé de variations qui se produisent souvent dans les études de dynamique de l'interface. Cela peut être simplement accompli en utilisant des polariseurs prisme différent pour chaque condition expérimentale particulière.

Terrain de c partiel sur partial x par rapport à x
Une frange typique tracé (profil de gradient de concentration partielles C au cours partial x ) Près de l'interface après fluides est entré en contact (en médaillon montre la frange réelle après 30 min). Typique simples points de données pour D calculs sont également indiqués sur le tracé déplacé frange. (Remarque: Toutes les dimensions sont normalisées par la valeur m maximum.)

Miscible écoulements des fluides sont importantes dans la récupération améliorée du pétrole, lit fixe de régénération, l'hydrologie et de filtration. La dynamique d'interfaces miscibles est un domaine actif de recherche qui ont été identifiés pour bénéficier de l'expérimentation en microgravité. La est une propriété thermophysiques important dans de telles expériences. Sa mesure est nécessaire pour déterminer les fourchettes des paramètres expérimentaux tels que la vitesse de déplacement, de sorte que les effets de la convection et la diffusion sont en équilibre optimal.

Récemment, une nouvelle approche a été développée qui utilise l'IPC pour mesurer la d'une paire de fluides miscibles à tout après qu'ils entrent en contact. Le modèle mathématique qui sous-tend cette nouvelle approche a été définie (réf. 4). Les résultats sont en excellent accord avec les données existantes disponibles et sont beaucoup plus fiables parce que d'une approche de mesure en temps réel. Résultats de la première série de ont été publiées par Rashidnia et al. (réf. 1). Les données des propriétés physiques mesurées par l'IPC va grandement aider à définir les résultats du test et la modélisation mathématique d'une expérience envisagée (réf. 2) qui se déroulera sur la Station spatiale internationale en 2005.

Références

  1. Rashidnia, N., et al.: Mesure du coefficient de diffusion de fluides miscibles Utilisation interférométrie et Méthode Weiner. Présenté lors du Symposium Quatorzième Thermo-propriétés physiques (Boulder, CO), Juin 2000.
  2. Maxworthy, Tony, et Meiburg, Eckart: The Dynamics of Miscible Interfaces: A Space Flight Experiment. Science Requirements Document, First Draft, Univ. of Southern California, Los Angeles, CA, mars 2000.
  3. Mercer, Carolyn R., et Rashidnia, Nasser: Common-Phase Path-Stepped Interferometer for Fluid CD Rom Actes du 8e Colloque international sur les flux de visualisation (Sorrente, Italie), sept. 1998, pp. 256.1-256.9.
  4. Rashidnia, N.: Roman de mesure, optique Technique. Proceedings of the Ninth (Millenium) International Symposium of Flow Visualization, Flow Visualization IX. GM Carlomango et I. Grant, eds., 2000, pp. 451.1-451.8.