Optical tomography for flow field diagnostics

• Published in: International journal of heat and mass transfer 1981-01, Vol.24 (7), p.1139-1150
• Main Authors: Santoro, R.J., Semerjian, H.G., Emmerman, P.J., Goulard, R.
• Format: Article
• Language: English
• Subjects: absorption; flow; measurement; optical tomography
• ISSN: 0017-9310; 1879-2189
• DOI: 10.1016/0017-9310(81)90163-0

Optical tomography has been applied to an off-axis turbulent methane-air free jet to determine the mean methane concentration throughout the mixing region. Optical tomography is a multi-angular absorption technique which involves making M line of sight absorption measurements (projections) at N angles. These M × N measurements are then used to reconstruct the original two-dimensional flow field. Absorption measurements were made on methane using the near resonance 3.39 μm line of a He-Ne laser. Mean concentration measurements were obtained at three positions downstream of the jet exit plane. Comparisons with the results of previous workers for the axial and radial mean concentration profiles show good agreement. Additionally, the sensitivity of the reconstructed results to the number of angles and scans used is briefly described. The results demonstrate the unique capabilities of optical tomography for flow field diagnostics. La tomographie optique est appliquée à un jet libre turbulent de méthane et d'air pour déterminer la concentration moyenne du méthane dans la région de mélange. La tomographie optique est une technique d'absorption multiangulaire concernant M mesures d'absorption en ligne (projections) à N angles. Ces M × N données sont exploitées pour reconstituer le champ d'écoulement bidimensionnel. Des mesures d'absorption sont effectuées sur du méthane en utilisant la ligne 3,39 μm proche de la résonnance d'un laser He-Ne. Des mesures de concentration moyenne sont obtenues pour trois positions en aval du plan d'émission du jet. Des comparaisons avec les résultats antérieurs sur les profils de concentration axiaux et radiaux montrent un bon accord. La sensibilité des résultats au nombre d'angles et de scans est brièvement décrite. Les résultats démontrent la capacité unique de la tomographie optique pour le diagnostic des champs d'écoulement. Die optische Tomografie wurde auf einen turbulenten Methan/Luft-Freistrahl angewendet, um die mittlere Methankonzentration im gesamten Mischungsbereich zu bestimmen. Die optische Tomografie ist eine Mehrwinkel-Absorptionsmethode, die darin besteht, daβ M Sichtabsorptionslinien (Projektionen) bei N Winkeln gemessen werden. Mit Hilfe dieser M × N Messungen wird dann das zweidimensionale Strömungsfeld rekonstruiert. Die Absorptionsmessungen an Methan wurden mit der resonanznahen 3,39 μm-Linie eines He-Ne-Lasers durchgeführt. Die mittleren Konzentrationen wurden an drei Positionen stromabwärts von der Austrittseb