Jaime Vogado PIV Particle Image Velocimetry Velocimetria por imagem de partículas

Jaime Vogado

PIVParticle Image Velocimetry

Velocimetria por imagem de partículas

Apresentação

•Definição

•Princípio de Funcionamento

•Historial

•Características

•Vantagens/Desvantagens

•Metodologia

•Equipamento

•Valores típicos

• Resolução espacial e gama de velocidades

• PIV tridimensional

•Referências

Jaime Vogado

DefiniçãoTecnologia de medição de velocidade.

Fornece Campos globais de velocidades instantâneas através da medição do deslocamento de partículas no seio do fluido.

Fonte:Dantec Corp.Jaime Vogado

Princípio de Funcionamento

Fonte:Dantec Corp.Jaime Vogado

Laser

Volume de medição

Área Alvo

Lente cilíndrica

Escoamento com partículas

Imagem do impulso 1

Imagem do impulso 2Correlação

Folha de laser

Dados

CCD

Historial

•1930 Informação quantitativa de velocidade através de fotografias de traços de partículas

• 1977 LSV Laser Speckle Velocimetry - análise de franjas de Young

•PIV

•Análise por correlação cruzada espacial

•Digital PIV

•PIV estereoscópico

Jaime Vogado Fonte:Dantec Corp.

Características

Jaime Vogado

•Não intrusiva

•Gama de velocidades: zero a supersónico

•Mapas de vectores velocidade instantânea

•tridimensional PIV estereoscópico

Outros métodos (LDA,...)• Medições pontuais• Atravessamento do

escoamento• Morosos• Escoamentos turbulentos -

estatística

PIV

• Campo completo

• Não intrusiva • Campo de velocidades

instantâneas

z

Vantagens

Jaime Vogado Fonte:Dantec Corp.

• Necessita de partículas específicas

• Não considera a curvatura da trajectória de uma partícula Δt pequenos

• Grande exigência computacional:

768 X 576 pixels a 8 bit 840 Kb fluxo de dados 21 Mb/s

Desvantagens

D X t t u X t t dt

t

t

( ; , ) ( ),

X ti ( )2

X ti ( )1

D

Trajectória da partícula

u X t( , )

v ti ( )

Jaime Vogado Fonte:Dantec Corp.

Metodologia

Fonte: Sousa (1997)Jaime Vogado

Metodologia

Correlação Cruzada

Jaime Vogado Fonte:Dantec Corp.

Jaime Vogado

Equipamento

Laser pulsado Argon-ion

Partículas

Sistema de lentes Folha de Laser

Câmara CCD

Processador PIV e Flow Manager

Sincronismo Aquisição de dados

Fonte:Dantec Corp.

Fonte:Dantec Corp.Jaime Vogado

Dimensões Típicas

Partículas:

escoamentos gasosos

•gotículas de óleo, leite... 1m a 5m

escoamentos líquidos

•poliestireno, esferas de vidro... 5m a 100m

•outras que sigam o escoamento

Densidade:

10 a 25 imagens de partículas por janela

Resolução espacial e gama de velocidades

Fonte:Dantec Corp.Jaime Vogado

Premissas:

•As partículas seguem perfeitamente o escoamento

•As partículas estão distribuídas uniformemente

PIV tridimensional

A terceira componente:

•Invisível em PIV “normal”

•Pode ser obtida usando 2 câmaras em arranjo estereoscópico

45° 45°

Deslocamentoreal

DeslocamentoVisto da esquerda

DeslocamentoVisto da direita

Plano focal:Centro daFolha de luz

CâmeraEsquerda

CâmeraDireita

Jaime Vogado Fonte:Dantec Corp.

PIV tridimensional

Jaime Vogado Fonte:Dantec Corp.

Valores resultantes

Área de sobreposição com a janela de amostragem

Mapa de vectores 2D esquerdo Mapa de vectores 2D direito

PIV tridimensional

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PIV tridimensionalcalibração

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PIV tridimensional

Jaime Vogado Fonte:Dantec Corp.

PIV tridimensionalAvaliação

Jaime Vogado Fonte:Dantec Corp.

Jaime Vogado

Referências• www.dantecmt.com

• Sousa, J.M.M., Implementação computacional de um sistema de “PIV” digital, 1997

• Freek, C. et al, On the accuracy of a MJPEG-based digital image compression PIV-system, 1999

• Willert, C. The Interaction of Modulated Vortex Pairs with a Free Surface, University of California, San Diego, 1992