Process industries are in general depending, in one way or the other, on fluid mechanics.Specifically, paper manufacturing, which probably is the dominant processindustry in Sweden, is depending on the flow of cellulose fibres suspended in water.As a part of the process the suspension, consisting of fibres in water, is spread out onor between two moving permeable weaves, i.e. wires. The speed of this is usually 10–30 m/s and the suspension is spread out by a plane jet issuing from a headbox nozzle.It has been show that the conditions in the headbox and jet have a large influence onthe quality of the final paper sheet. Primarily, streaks in the paper sheet are believedto be the result of streamwise streaks in the headbox jet.The thesis is aimed at the flow phenomena which occur in the headbox jet. Theinvestigations have been made with numerical calculations, stability theory and modelexperiments using water, as well as experiments with a real paper machine headboxand fibre suspension. In the thesis an introduction to the hydrodynamics of planeliquid jets is presented together with a description of the paper forming process andthe fluid mechanics of headbox flow.The basic flow and stability of a two-dimensional plane liquid jet has been investigatedby numerical calculations, stability theory and experiments. The calculationsof the laminar basic flow is successfully compared to pitot-tube measurements of thestreamwise velocity profile. By visualisations of the flow it is found that wave disturbanceson the jet has a severe effect on the flow. These waves can be predicted bylinear stability theory, which shows the presence of five convectively unstable modes.These can be divided into three types and by comparison with the experiments thetype of the visible waves is determined. These waves seem to initiate a break-up ofthe jet, which leads to strong streamwise streaks inside the jet.By flow visualisation of headbox flow of an experimental paper machine, togetherwith analysis of the resulting paper structure using the wavelet method the correspondencebetween flow disturbances and paper quality was investigated. It was shownthat the wave instability, which is present on the low Reynolds number water jet, alsocan be found in the real the headbox jet. It is shown that these waves play an importantrole in the dynamics of the headbox jet and also have an influence on the final papersheet. / QC 20100825

This thesis presents a detailed, two-dimensional analysis of the performance of multi-element guard-heated hot-film wall shear stress microsensors for turbulent flows. Previous studies of conventional, single-element sensors show that a significant portion of heat generated in the hot-film travels through the substrate before reaching the fluid, causing spectral and phase errors in the wall shear stress signal and drastically reducing the spatial resolution of the sensor. Earlier attempts to reduce these errors have focused on reducing the effective thermal conductivity of the substrate. New guard-heated microsensor designs proposed to overcome the severe deficiencies of the conventional design are investigated in this thesis. Guard-heaters remove the errors associated with substrate heat conduction, by forcing zero temperature gradient at the edges and bottom face of the hot-film, and hence, block the indirect heat transfer to the flow. Air and water flow over the sensors are studied numerically to investigate design, performance and signal strength of the guard-heated sensors. Our results show, particularly for measurements in low-conductivity fluids such as air, that edge guard-heating needs to be supplemented by a sub-surface guard-heater, to make substrate conduction errors negligible. With this two-plane guard-heating, a strong non-linearity in the standard single-element designs can be corrected, and spectral and phase errors arising from substrate conduction can be eliminated. / Graduate / 0548 / etrati@uvic.ca

Am 14. Oktober 1999 wurde in Rossendorf die dritte Veranstaltung in einer Serie von Workshops über Meßtechnik für stationäre und transiente Mehrphasenströmungen durchgeführt. Dieses Jahr kann auf auf 11 interessante Vorträge zurückgeblickt werden. Besonders hervorzuheben sind die beiden Hauptvorträge, die von Herrn Professor Hetsroni aus Haifa und Herrn Dr. Sengpiel aus Karlsruhe gehalten wurden. Erneut lag ein wichtiger Schwerpunkt auf Meßverfahren, die räumliche Verteilungen von Phasenanteilen und Geschwindigkeiten sowie die Größe von Partikeln bzw. Blasen der dispersen Phase zugänglich machen. So wurde über einen dreidimensional arbeitenden Röntgentomographen, ein Verfahren zur Messung von Geschwindigkeitsprofilen mit Gittersensoren und eine Methode zur simultanen Messung von Blasengrößen sowie Feldern von Gas- und Flüssigkeitsgeschwindigkeit mit einer optischen Partikelverfolgungstechnik vorgetragen. Daneben wurden interessante Entwicklungen auf dem Gebiet der lokalen Sonden vorgestellt, wie z.B. eine Elektrodiffusionssonde. Neue meßtechnische Ansätze waren ebenfalls vertreten; hervorzuheben ist der Versuch, die Methode der optischen Tomographie für die Untersuchung von Zweiphasenströmungen nutzbar zu machen. Der Tagungsband enthält die folgenden Beiträge: S. John, R. Wilfer, N. Räbiger, Universität Bremen, Messung hydrodynamischer Parameter in Mehrphasenströmungen bei hohen Dispersphasengehalten mit Hilfe der Elektrodiffusionsmeßtechnik E. Krepper, A. Aszodi, Forschungszentrum Rossendorf, Temperatur- und Dampfgehaltsverteilungen bei Sieden in seitlich beheizten Tanks D. Hoppe, Forschungszentrum Rossendorf, Ein akustisches Resonanzverfahren zur Klassifizierung von Füllständen W. Sengpiel, V. Heinzel, M. Simon, Forschungszentrum Karlsruhe, Messungen der Eigenschaften von kontinuierlicher und disperser Phase in Luft-Wasser-Blasenströmungen R. Eschrich, VDI, Die Probestromentnahme zur Bestimmung der dispersen Phase einer Zweiphasenströmung U. Hampel, TU Dresden, Optische Tomographie O. Borchers, C. Busch, G. Eigenberger, Universität Stuttgart, Analyse der Hydrodynamik in Blasenströmungen mit einer Bildverarbeitungsmethode C. Zippe, Forschungszentrum Rossendorf, Beobachtung der Wechselwirkung von Blasen mit Gittersensoren mit einer Hochgeschwindigkeits-Videokamera H.-M. Prasser, Forschungszentrum Rossendorf, Geschwindigkeits- und Durchflußmessung mit Gittersensoren

Am 14. Oktober 1999 wurde in Rossendorf die dritte Veranstaltung in einer Serie von Workshops über Meßtechnik für stationäre und transiente Mehrphasenströmungen durchgeführt. Dieses Jahr kann auf auf 11 interessante Vorträge zurückgeblickt werden. Besonders hervorzuheben sind die beiden Hauptvorträge, die von Herrn Professor Hetsroni aus Haifa und Herrn Dr. Sengpiel aus Karlsruhe gehalten wurden. Erneut lag ein wichtiger Schwerpunkt auf Meßverfahren, die räumliche Verteilungen von Phasenanteilen und Geschwindigkeiten sowie die Größe von Partikeln bzw. Blasen der dispersen Phase zugänglich machen. So wurde über einen dreidimensional arbeitenden Röntgentomographen, ein Verfahren zur Messung von Geschwindigkeitsprofilen mit Gittersensoren und eine Methode zur simultanen Messung von Blasengrößen sowie Feldern von Gas- und Flüssigkeitsgeschwindigkeit mit einer optischen Partikelverfolgungstechnik vorgetragen. Daneben wurden interessante Entwicklungen auf dem Gebiet der lokalen Sonden vorgestellt, wie z.B. eine Elektrodiffusionssonde. Neue meßtechnische Ansätze waren ebenfalls vertreten; hervorzuheben ist der Versuch, die Methode der optischen Tomographie für die Untersuchung von Zweiphasenströmungen nutzbar zu machen. Der Tagungsband enthält die folgenden Beiträge: S. John, R. Wilfer, N. Räbiger, Universität Bremen, Messung hydrodynamischer Parameter in Mehrphasenströmungen bei hohen Dispersphasengehalten mit Hilfe der Elektrodiffusionsmeßtechnik E. Krepper, A. Aszodi, Forschungszentrum Rossendorf, Temperatur- und Dampfgehaltsverteilungen bei Sieden in seitlich beheizten Tanks D. Hoppe, Forschungszentrum Rossendorf, Ein akustisches Resonanzverfahren zur Klassifizierung von Füllständen W. Sengpiel, V. Heinzel, M. Simon, Forschungszentrum Karlsruhe, Messungen der Eigenschaften von kontinuierlicher und disperser Phase in Luft-Wasser-Blasenströmungen R. Eschrich, VDI, Die Probestromentnahme zur Bestimmung der dispersen Phase einer Zweiphasenströmung U. Hampel, TU Dresden, Optische Tomographie O. Borchers, C. Busch, G. Eigenberger, Universität Stuttgart, Analyse der Hydrodynamik in Blasenströmungen mit einer Bildverarbeitungsmethode C. Zippe, Forschungszentrum Rossendorf, Beobachtung der Wechselwirkung von Blasen mit Gittersensoren mit einer Hochgeschwindigkeits-Videokamera H.-M. Prasser, Forschungszentrum Rossendorf, Geschwindigkeits- und Durchflußmessung mit Gittersensoren

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