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Um interferômetro caminho compacto comum (CPI System) foi desenvolvido para medir a difusividade de pares de líquidos. O IPC é uma técnica óptica que pode ser usado para medir as variações do gradiente do índice de refracção de materiais transparentes. Ele utiliza um interferômetro de ruptura que compartilha o mesmo caminho óptico de um laser fonte de luz para o plano de imagem final. O coeficiente de difusão molecular de líquidos pode ser determinada a partir das relações físicas entre as mudanças no comprimento do percurso óptico e as propriedades da fase líquida. Quando os dados obtidos por meio do IPC, foram comparados com resultados similares de outras técnicas, o instrumento foi demonstrado ser muito superior a outros instrumentos para medir a difusividade de líquidos miscíveis enquanto fica muito compacto e robusto (ref. 1). Devido ao seu tamanho compacto e facilidade de uso, a CPI foi aprovada para uso em estudos de dinâmica de interface, bem como a difusão de outras aplicações de processo controlado (ref. 2). Este curso vai permitir experiências em microgravidade que quantitativamente pode responder a perguntas básicas sobre a ciência de massa e difusão térmica e seu efeito nos processos de transporte. Este instrumento é um derivado de um diagnóstico para o desenvolvimento de microgravidade experimentos de física de fluidos na NASA Glenn Research Center, que tem usado óptica e eletrônica existente no laboratório de física de fluidos para estudos de viabilidade.

Técnicas de diagnóstico óptico tornaram-se parte integrante de muitas áreas de aplicações de medição nas instalações industriais e laboratórios de pesquisa. Muitos tipos de Interferómetros e sua fase alterada versões têm sido utilizados como instrumentos para medir frentes de onda ópticos para o teste de lente e de combustão e de diagnóstico do fluxo de fluido. Um deles, o interferômetro de difração de altura, é considerado robusto (ver, por exemplo, ref. 3) porque tem um design caminho comum. O interferômetro de difração ponto é difícil de alinhar e tem um alcance limitado para aplicações de medição de fase líquida. Interferometria e técnicas schlieren têm sido amplamente utilizados por muitos anos para o gás do fluxo de visualização. Por outro lado, o IPC, que é basicamente um polarizador prisma de Wollaston em combinação com um analisador (placa atraso quartzo cristalino) é usado em vez de um ponto de unidade interferômetro de difração. A vantagem de usar a CPI em relação a outras técnicas de óptica é que ele pode fazer medições quantitativas em líquidos com o grande índice de refração das variações que ocorrem frequentemente em estudos de interface dinâmica. Isto pode simplesmente ser feito usando polarizadores prisma diferente para cada condição experimental particular.

A franja traçado típico (perfil gradiente de concentração ) Próximo a interface depois de fluidos entrou em contato (ao lado mostra a franja real após 30 min). Típico pontos simples de dados para difusividade cálculos D também são mostrados no traçado mudou franja. (Nota: Todas as dimensões são normalizados pelo valor máximo m).

Miscível fluxos líquidos são importantes na recuperação aprimorada de petróleo, regeneração do leito fixo, hidrologia e filtração. A dinâmica de interfaces miscível é uma área ativa de investigação que tem sido identificada a beneficiar de experiências em gravidade reduzida. A difusividade é uma propriedade importante termofísicas em tais experimentos. Sua medida é necessária para determinar os intervalos para os parâmetros experimentais tais como a velocidade de deslocamento, de modo que os efeitos de convecção e difusão estão em equilíbrio ideal.

Recentemente, uma nova abordagem foi desenvolvida a CPI que usa para medir a difusividade de um par de fluidos miscível em qualquer instante depois que eles entram em contato. O modelo matemático subjacente a esta nova abordagem tem sido definida (ref. 4). Os resultados estão em excelente concordância com os actuais dados disponíveis e são muito mais confiável, porque de uma verdadeira abordagem de medição de tempo. Resultados do primeiro conjunto de medições foram publicados por Rashidnia et al. (ref. 1). Os dados da propriedade física medida pelo CPI vai ajudar muito na definição dos resultados do teste e modelagem matemática de um experimento planejado (ref. 2) a ser realizado na Estação Espacial Internacional em 2005.

Referências

1. Rashidnia, N., et al.: Medida do Coeficiente de Difusão de Fluidos Miscível Usando Ambos Interferometria e Método de Weiner. Apresentado no XIV Simpósio sobre propriedades térmicas e físicas (Boulder, CO), Junho de 2000.
2. Maxworthy, Tony; e Meiburg, Eckart: The Dynamics of Miscível Interfaces: A Space Flight Experiment. Ciência Requirements Document, First Draft, Univ. do Sul da Califórnia, Los Angeles, CA, Mar. 2000.
3. Mercer, Carolyn R.; e Rashidnia, Nasser: Comum-Phase Path-Stepped Interferômetro de Fluidos Medidas. CD Rom Proceedings of the 8th International Symposium on Flow Visualization (Sorrento, Itália), setembro 1998, pp. 256,1-256,9.
4. Rashidnia, N.: Novel Difusividade Medição, Optical Technique. Proceedings of the Ninth (Millennium) International Symposium of Flow Visualization, Flow Visualization IX. GM Carlomango e I. Grant, eds., 2000, pp. 451,1-451,8.