Abstract:
งานวิจัยนี้เป็นการพัฒนาอุปกรณ์วัดสำหรับการไหลแบบสองเฟสระหว่างของเหลวและก๊าซ โดย แบ่งเป็นสองส่วนคือ การศึกษาพฤติกรรมของคลื่นเหนือเสียงที่สะท้อนกลับสำหรับการไหลสองเฟสใน รูปแบบต่าง ๆ และการศึกษาผลของความเร็วและความเร่งของฟองอากาศต่อลักษณะสัญญาณของ อุปกรณ์เลเซอร์ไดโอด ในงานวิจัยส่วนแรกได้ศึกษาพฤติกรรมของคลื่นเหนือเสียงที่สะท้อนกลับในการ ไหลรูปแบบต่าง ๆ ของฟองก๊าซในของเหลวได้แก่ การไหลแบบ wall-peak bubbly flow, core-peak bubbly flow และ flat-profile bubbly flow โดยใช้ transducer ทำมุม 45 องศากับการไหลและใช้ เทคนิคการวัดแบบ Wire Mesh Tomography เพื่อวัดสอบเทียบพารามิเตอร์ของของไหล จากผลการ ทดลองพบว่าพฤติกรรมของคลื่นเหนือเสียงที่สะท้อนกลับมีความแตกต่างกันสำหรับการไหลในรูปแบบ ต่าง ๆ และมีลักษณะที่สอดคล้องกับข้อมูลที่วัดได้จากเทคนิค Wire Mesh Tomography ดังนั้นการใช้ คลื่นเหนือเสียงจึงมีความเป็นไปได้ในการพัฒนาเพื่อวัดพารามิเตอร์ของการไหลสองเฟสได้ สำหรับ การศึกษาในส่วนที่สองเป็นการใช้ระบบเลเซอร์ไดโอดควบคู่กับกล้องวีดีโอเพื่อวัดสอบเทียบความเร็ว และความเร่งของการเคลื่อนที่ของแบบจำลองฟองอากาศรูปครึ่งทรงกลม ซึ่งมีขนาดรัศมีความโค้ง เท่ากับ 3.25, 4.75, 7.5, 8.25, และ 11 mm ชุดแบบจำลองฟองอากาศที่ขับเคลื่อนด้วยมอเตอร์ไฟฟ้า ได้ถูกใช้สำหรับการสอบเทียบในการทดลองที่เป็นการเคลื่อนที่ด้วยความเร็วคงที่ ซึ่งมีความเร็วในช่วง ประมาณ 0.3-1 m/s ผลการทดลองแสดงว่าลักษณะความสัมพันธ์ระหว่าง Normalized voltage และ Time fraction ของทุกขนาดของแบบจำลองฟองอากาศและความเร็วของการเคลื่อนที่จะมีแนวโน้ม เดียวกัน ซึ่งค่า Normalized voltage จะลดลงอย่างรวดเร็วในช่วงต้นและอัตราการลดลงนี้จะเริ่มช้าลง ในช่วงท้าย นอกจากนั้นแบบจำลองที่มีขนาดรัศมีความโค้งเล็กจะมีลักษณะการลดลงของ Normalized voltage ช้ากว่าบนแกน Normalized time เมื่อเปรียบเทียบกับแบบจำลองฟองอากาศที่มีขนาดใหญ่ ซึ่งผลการทดลองทั้งหมดสอดคล้องกับผลการสอบเทียบแบบสถิตในปีแรก ชุดทดลองที่ขับเคลื่อนด้วย สปริงได้ถูกใช้เพื่อสอบเทียบในการทดลองที่เป็นการเคลื่อนที่ด้วยความเร่ง โดยความเร่งที่ใช้ในการ ทดลองอยู่ในช่วงระหว่าง 10-20 m/s2 ผลการทดลองแสดงว่าความเร่งของการเคลื่อนที่ต้องมีค่ามากถึง ระดับหนึ่งจึงจะสามารถตรวจวัดได้ โดย Normalized voltage จะลดลงช้ากว่าบนแกน Time fraction เมื่อเปรียบเทียบกับการเคลื่อนที่ด้วยความเร็วคงที่ ในตอนท้ายได้นำอุปกรณ์เลเซอร์ไดโอดไปวัดการ ไหลแบบสองเฟสจริง จากผลการศึกษาทั้งหมดได้แสดงให้เห็นว่ามีความเป็นไปได้ที่จะใช้อุปกรณ์ เลเซอร์ไดโอดที่พัฒนาขึ้นเพื่อตรวจสอบว่าฟองอากาศกำลังเคลื่อนที่ด้วยความเร่งหรือกำลังเคลื่อนที่ ด้วยความเร็วคงที่ได้
