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- Tubo de Pitot
- Anemómetro de fio quente
- LDA Lser Doppler Anemometry
- PIV Particle Image Velocimetry
Bruno Domingos
Isaac Hacamo
Sergio Almeida
Métodos de medição de velocidades
Tubo de Pitot
Mede a velocidade convertendo a energia cinética em energia potencial no ponto de estagnação à entrada do tubo
Fonte:Dantec Corp.; eFUNDA.comBruno Domingos, Isaac Hacamo, Sérgio Almeida
Tubo de Pitot
Escoamento Incompressível
Fonte:Dantec Corp.; eFUNDA.comBruno Domingos, Isaac Hacamo, Sérgio Almeida
Tubo de Pitot
Escoamento subsónico compressível
Escoamento Supersónico
Fonte:Dantec Corp.; eFUNDA.comBruno Domingos, Isaac Hacamo, Sérgio Almeida
Tubo de Pitot
•Construção simples
•Barato
•Quase não necessita de calibração
•Induz perdas de carga pequenas
•Requer pequenas aberturas de acesso
•Precisão e resolução espacial pode não ser suficiente para algumas aplicações
•Tubo tem de estar perfeitament alinhado com o escoamento. Desalinhamento máx. 5º
Fonte: eFUNDA.comBruno Domingos, Isaac Hacamo, Sérgio Almeida
Anemómetro de Fio Quente
Mede a Velocidade através do calor convectado pelo fluido
Fonte:Dantec Corp.; eFUNDA.comBruno Domingos, Isaac Hacamo, Sérgio Almeida
Anemómetro de Fio Quente
Fio de Platina ou Tungsténio
Diâmetro de 4 a 10 m
Comprimento de 1mm
Fonte:Dantec Corp.; eFUNDA.comBruno Domingos, Isaac Hacamo, Sérgio Almeida
W = H I2Rw = hA(Tw -Ta) I2Rw = Nukf/dA(Tw -Ta)
Anemómetro de Fio Quente
Fonte:Dantec Corp.; eFUNDA.comBruno Domingos, Isaac Hacamo, Sérgio Almeida
Principais Características:
Resolução Espacial
Resolução Temporal
Anemómetro de Fio Quente
Corrente Constante ( CCA )
A corrente que passa no sensor é mantida constante
Alta frequência de resposta
Difícil de usar
Provete pode derreter
Fonte:Dantec Corp.; eFUNDA.comBruno Domingos, Isaac Hacamo, Sérgio Almeida
Fonte:Dantec Corp.; eFUNDA.comBruno Domingos, Isaac Hacamo, Sérgio Almeida
Anemómetro de Fio QuenteCorrente Constante ( CTA )
A Temperatura no sensor é mantida constante através da resistência deste.
Alta frequência de resposta
Fácil de usar
Modelo standard
Circuito mais complexo
Fonte:Dantec Corp.; eFUNDA.comBruno Domingos, Isaac Hacamo, Sérgio Almeida
Anemómetro de Fio Quente
Provetes de Fio
Características:
Reduzida dissipação de calor
Distribuição de temperatura mais uniforme
Menor interferência no escoamento
Frágeis
Necessidade de recalibração devido a sujidade
Fonte:Dantec Corp.; eFUNDA.comBruno Domingos, Isaac Hacamo, Sérgio Almeida
Anemómetro de Fio Quente
Provetes de filme
Características:
Mais robustos
Pior frequência de resposta
Não podem ser reparados
Protegidos contra acções mecânicas e químicas
Anemómetro de Fio Quente
Fonte:Dantec Corp.; eFUNDA.comBruno Domingos, Isaac Hacamo, Sérgio Almeida
Estudo da turbulência na parede
Anemómetro de Fio Quente
•Boa resolução espacial
•Resolução temporal
•Alta frequência de resposta
•Fragilidade
•Necessidade de recalibração frequente devido à acumulação de sujidade
•Custo elevado
Fonte:Dantec Corp.; eFUNDA.comBruno Domingos, Isaac Hacamo, Sérgio Almeida
LASER DOPPLER VELOCIMETRY ANEMOMETRY
• Técnica não intrusiva• Escoamentos turbulentos• Escoamentos supersónicos• Medições em ambientes hostis
(chamas)• Elevada precisão• Elevada resolução espacial ( devido ao pequeno
volume de controle)
• Necessidade de adicionar particulas
Inventada em 1964 por Yeh and Cummins
Efeito de Doppler Clássico
cv
ffr
1
PríncipioIdeia base:Fazer Medições de velocidade“aproveitando” o efeito de Doppler
Modelo de Frinjas
Quando dois feixe de laser se intersectam, formam um padrão de frinjas de alta e baixa intensidade
Modelo de Frinjas
Ao atravessar as frinjas, a luz reflectida pela partícula varia em intensidade com uma frequência que é função da velociade e do espaçamento
Modelo de Frinjas
Escoamento com partículas
d (Conhecido)
Velocidade=distância/tempo
t (Medido)
Sinal
Tempo
LaserCélula de
bragg Luz reflectidaFrinjas
Detector
Processador
Sinal
• Condicionantes do sinal ( FONTES DE RUÍDO):
- Ruídos secundários provenientes de circuitos eléctricos e pré-amplificadores.
- Dispersões de luz pelo ambiente exterior ( luz ambiente/particulas)
- Reflecções indesejadas (janelas, lentes, espelhos, etc).
• Objectivo: Selecção de laser, partículas e configuração óptica por forma a minimizar o ruído.
AplicaçõesMotores de Combustão Interna
Medições de Swirl
http://www.eng.warwick.ac.uk/~espbc/Course/ICEngine
AplicaçõesMotores de Combustão Interna
http://www.egr.msu.edu/erl
Energia Cinética turbulenta
Velocidade
AplicaçõesMotores de Combustão Interna
Medições em modelo de Vávula
Comparação de Resultados LDA/CFD
http://www.dantecmt.com/lda/system/
Fonte Dantec Dynamics
PIV Particle Image Velocimetry
Método experimental que permite obter campos de velocidade (bidimensionais e tridimensionais)
instantâneos, através da medição do deslocamento de partículas inseridas no escoamento em estudo.
Fonte Dantec Dynamics
O que é o PIV ?
Partículas
Imagem
Camara CCD
Laser
Áreas de Interrogação
Campos de velocidade
Correlação
Validação
Funcionamento esquemático do PIV
Partículas (alumina,partículas leite, glicerina)
Sistema de Lentes (Folha de Laser)
Sistema de iluminação : Laser pulsado
Câmara CCD
PIV Processor e Flow Maneger software
Sincronismo (Placa de aquisição de dados)
O que é necessário para utilizar a técnica PIV
Cuidados a ter na aplicação de PIV
Cross-Correlation (CC) vs Auto Correlation(AC)
Densidades de Partículas (5 part. para CC 10part. para AC)
Tamanho das areas de interrogação(32x32 pixels)
Evitar o fenomeno LOSS of Pairs(windows functions, filtros matemáticos, overlapping, offset )
Métodos de Validação
Aplicação do PIVCaracterização de uma chama de combustão
Chama
Esquema de funcionamento
Instalação
Fonte: Dantec Dynamics
Aplicação do PIVCaracterização de uma chama de combustão ( bico de bussen)
Fonte: Dantec Dynamics
Campo de velocidades
Módulo da velocidade
O PIV do DEM
Instalação no DEMEstudo do Golpe do ariete. Objectivo: Caracterizar o escoamneto após a passagem de uma onda de choque criada por uma válvula de diafragma
Fonte Isaac Hacamo
Aplicações do PIV
Jacto livre: Técnica desenvolvida no DEM pelo aluno Nuno Rolo
Aplicação do PIVDeterminação de Forças de sustenção e resistência em corpos rigídos
Fonte :
Department of Ecologyand Evolutionary BiologyUniversity of California, Irvine