- Tubo de Pitot - Anemómetro de fio quente - LDA Lser Doppler Anemometry - PIV Particle Image...

- 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


Tubo de Pitot

Escoamento subsónico compressível

Escoamento Supersónico


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



Fio de Platina ou Tungsténio

Diâmetro de 4 a 10 m

Comprimento de 1mm


W = H I2Rw = hA(Tw -Ta) I2Rw = Nukf/dA(Tw -Ta)



Principais Características:

Resolução Espacial

Resolução Temporal


Corrente Constante ( CCA )

A corrente que passa no sensor é mantida constante

Alta frequência de resposta

Difícil de usar

Provete pode derreter



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



Provetes de Fio

Características:

Reduzida dissipação de calor

Distribuição de temperatura mais uniforme

Menor interferência no escoamento

Frágeis

Necessidade de recalibração devido a sujidade



Provetes de filme

Características:

Mais robustos

Pior frequência de resposta

Não podem ser reparados

Protegidos contra acções mecânicas e químicas



Estudo da turbulência na parede


•Boa resolução espacial

•Resolução temporal

•Alta frequência de resposta

•Fragilidade

•Necessidade de recalibração frequente devido à acumulação de sujidade

•Custo elevado


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


http://www.egr.msu.edu/erl

Energia Cinética turbulenta

Velocidade


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

- Tubo de Pitot - Anemómetro de fio quente - LDA Lser Doppler Anemometry - PIV Particle Image...

Documents

Transcript of - Tubo de Pitot - Anemómetro de fio quente - LDA Lser Doppler Anemometry - PIV Particle Image...