Fiberoptiska Distribuerade sensorer för hög upplösning Temperatur Field Mapping

Tillförlitligheten av Computational Fluid Dynamics (CFD) koder kontrolleras genom att jämföra simuleringar med experimentella data. En typisk datauppsättning består huvudsakligen av hastighet och temperaturavläsningar, både helst har hög spatial och temporal upplösning för att underlätta rigorös kod validering. Medan hög upplösning hastighetsdata är lätt erhållas genom optiska mätmetoder som partikel bild Velocimetry, har det visat sig svårt att erhålla temperaturdata med liknande resolution. Traditionella sensorer såsom termoelement kan inte fylla denna roll, men den senaste tidens utveckling av distribuerad avkänning baserad på Rayleigh-spridning och svepte våg interferometri erbjuder upplösning som lämpar sig för validering CFD kod arbete. Tusentals temperaturmätningar kan genereras längs en enda tunn optisk fiber på hundratals Hertz. Sensorer fungerar över stora temperaturintervall och inom ogenomskinliga vätskor där optiska tekniker är olämpliga. Men denna typ av sensorär känslig för påfrestningar och luftfuktighet samt temperatur och så Noggrannheten påverkas av hantering, vibrationer och förskjutningar i relativ fuktighet. Ett sådant beteende är helt till skillnad från traditionella sensorer och så okonventionella installations- och driftsrutiner är nödvändiga för att säkerställa noggranna mätningar. Detta dokument visar genomförandet av en Rayleigh-spridning-typ fördelad temperatursensor i en termisk blandnings experiment med två luftstrålar vid 25 och 45 ° C. Vi presenterar kriterier för att styra valet av optisk fiber för sensorn och beskriver installation setup för en jet blandningsexperiment. Vi illustrerar sensorbaselining, som förbinder avläsningar till ett absolut standardtemperatur och diskutera praktiska frågor såsom fel på grund av flödes vibration. Detta material kan hjälpa dem som är intresserade av temperaturmätningar med hög datatäthet och bandbredd för vätskedynamik experiment och liknande applikationer. Vi lyfter fallgropar som är specifika för dessa sensorer för consideration i experimentets utformning och drift.