CARACTERIZAÇÃO HIDRÁULICA POR IMAGEAMENTO - TÚNEL HIDROCINEMÁTICO

Ano: 2011 | Volume: 3 | Número: 2

Autores: Filipe Faria Fornazari, Marcos Rogério Szeliga

Palavras-chave: PIV, Velocimetria por imagens de partículas, Métodos ópticos de medição, Diagnóstico do escoamento, Vorticidade

Resumo Português:

A velocimetria por imagem de partículas – PIV – “Particle Image Velocimetry” – é uma técnica recente de medições de velocidades em escoamentos através de uma metodologia não intrusiva, com ampla aplicação a nível mundial. Para embasamento do desenvolvimento da tecnologia, visando um sistema exclusivamente nacional, além de competitividade com sistemas importados, um dos passos nessa linha de pesquisa está na formulação de metodologia fundamentada numa geometria explicita obtida passo a passo para posterior automatização. A Caracterização Hidráulica por Imageamento consiste na aplicação dos princípios básicos da técnica PIV de forma manual e na obtenção de resultados para efeito de embasar o desenvolvimento do aplicativo automatizado. Os trabalhos são efetivados utilizando um equipamento laboratorial específico, o Túnel Hidrocinemático. O túnel consiste numa bancada de recirculação de água no qual são acoplados modelos sólidos para estudos hidráulicos e com uma configuração apropriada para obtenção de imagens do escoamento semeado com partículas traçadoras. As imagens são produzidas através da incidência em lâmina de um feixe laser na região de estudo. Estas imagens são capturadas com uma câmera de alta velocidade e são tratadas, escaladas adequadamente e trabalhadas num software CAD para obtenção do deslocamento das partículas na unidade de tempo levando a um campo vetorial que define a interferência do corpo sólido sobre o escoamento. Para análise desta interferência, além do campo vetorial de velocidades, são determinados os gráficos de vorticidade do escoamento, levando a uma interpretação contextual da cinemática resultante.

Resumo Inglês:

Particle image velocimetry - PIV - is a recent technique for velocity measurements in flows using a non-intrusive approach with broad application worldwide. In order to support the development of technology, aiming at a purely national system, and competition with imported systems, one stage in this line of research is to formulate a methodology based on geometry obtained step by step for further automation. Hydraulic Characterization by Imaging consists on applying the basic principles of the PIV technique manually and obtaining the results for the purpose of basing the development of automated application. The works are effected using a specific laboratory equipment, the Water Tunnel, that consists on a bench re-circulating water in which solid models are coupled to hydraulic studies and an appropriate setting for imaging of the flow seeded with tracer particles. The images are produced through the incidence of a laser beam in the study region. These images are captured with a high-speed camera and treated appropriately, scaled and worked in CAD software to obtain the displacement of particles in the time unit leading to a vector field that defines the interference of the solid body on the flow. For analysis of this interference, the velocity vector field and vorticity graphics of the flow are determined, leading to interpretation of the resulting hydro kinematics.