<div> <p>The objective of this thesis is to apply high frequency flow measurement technique known as hot wire anemometry to <a>characterize the velocity, turbulence intensity and turbulent length scales in the </a><a></a><a>Purdue Experimental Turbine Aerothermal Lab Rig</a>. Hot wire anemometry has been widely used to characterize velocities and turbulence levels in different environments and using different calibration and post-processing methodologies. In this work, a precise calibration and post-processing method was developed and successfully applied to the state-of-the-art trisonic Purdue Experimental Turbine Aerothermal Lab wind tunnel. The different experimental setups where the turbulence levels were analyzed were fabricated using modern manufacturing techniques such as 3D printing or water cutting. These techniques increase the complexity of the designs to be tested in wind tunnels. Calibration process was then successfully tested in the Purdue Experimental Turbine Aerothermal Lab Rig. Finally, accuracy and sensitivity analysis of the calibration are performed to verify the performance and reliability of the process.</p></div>

Thesis--M. Phil., University of Hong Kong, 1980.

published_or_final_version / Mechanical Engineering / Master / Master of Philosophy

Thesis (Ph.D.)--University of Adelaide, Dept. of Mechanical Engineering, 1998? / Title from screen page; viewed 7 Feb 2005. Includes bibliographical references. Also available in a print form.

Thesis (Ph. D.)--University of Washington, 1987. / Vita. Bibliography: leaves [197]-202.

Este trabalho apresenta um estudo experimental a respeito do fenômeno da biestabilidade em cilindros finitos com média razão de aspecto. Na biestabilidade, há uma esteira estreita a jusante de um dos cilindros e uma esteira larga a jusante do outro. Pode estar presente em muitas situações práticas da engenharia dependendo da distância entre os cilindros. Em cilindros finitos ainda é pouco compreendida e explorada. Para compreender o mecanismo do desprendimento de vórtices, são estudados o escoamento em torno de um único cilindro finito, com cilindros de diâmetros entre 25 e 60 mm e razão de aspecto entre 1 e 4 e após, o escoamento em torno de dois cilindros finitos dispostos lado a lado, com cilindros de diâmetros entre 25 e 32 mm e razão de aspecto entre 3 e 4. A técnica experimental aplicada consiste na medição das flutuações de velocidade em canal aerodinâmico, utilizando a técnica de anemometria de fio quente e na visualização do escoamento no mesmo canal, mantendo os parâmetros, utilizando gelo seco e laser. Além disso, foi realizada a visualização do escoamento em canal hidráulico com as mesmas dimensões do canal aerodinâmico, utilizando injeção de tinta através de agulhas. Para o estudo foram utilizados Re=2,00×104 para um cilindro finito e 3,86×103 ≤ Re ≤ 4,81×104 para cilindros finitos dispostos lado a lado. Os dados medidos em canal aerodinâmico são tratados através de ferramentas estatísticas, espectrais e de ondaletas, e os resultados das visualizações do escoamento são apresentados por meio de imagens obtidas das filmagens realizadas com uma câmera digital. Além disso, os vídeos são tratados com softwares de edição de vídeo e com ferramentas estatísticas. Os resultados confirmam a existência do fenômeno da biestabilidade para dois cilindros finitos dispostos lado a lado, que é um dos objetivos do estudo, nas três posições estudadas. A técnica de visualização de escoamento reforça a interpretação dos resultados obtidos através da técnica de anemometria de fio quente. Neste trabalho é considerada a existência de três escoamentos concomitantes: o escoamento ascendente, caracterizado pela estrutura de vórtices na base; o escoamento descendente, caracterizado pela estrutura de vórtices no topo; e o aqui chamado escoamento principal, caracterizado pelo desprendimento de vórtices a meia altura dos cilindros. / This work presents an experimental study on the bistability phenomenon in finite cylinders with a mid-aspect ratio. In the bistability phenomenon the flow to form two wakes behind the cylinders, a large wake behind a cylinder and a narrow wake after another. It can be present in many practical engineering situations depending on the distance between the cylinders. In finite cylinders, it is still poorly understood and explored. To understand the vortex shedding mechanism are studied the flow in a single finite cylinder with diameters between 25 and 60 mm and aspect ratio between 1 and 4 is studied. After that, the flow of two finite cylinders placed side by side with cylinders of diameters between 25 and 32 mm and aspect ratio between 3 and 4 was studied. The experimental technique of hot wire anemometry in aerodynamic channel is applied in the measurement of velocity fluctuations of the flow. The flow visualization was performed on the same aerodynamic channel, keeping the parameters, through using dry ice and laser. In addition, flow visualization is performed on the hydraulic channel with the same dimensions of the aerodynamic channel using ink injection through needles. All images are captured with a camera digital. For the study, Re=2.00×104 for a finite cylinder and 3.86×103 ≤ Re ≤ 4.81×104 for finite cylinders arranged side by side were used. The data measured in aerodynamic channel are treated through statistics, spectral and wavelet tools and the videos are treated through video editing software and with statistical tools. The results show the existence of two different levels of mean velocity in time series, corresponding to two flow modes confirming the phenomenon of bistability for two finite cylinders placed side by side, which is one of the objectives of the study. The flow visualization technique strengthens the interpretation of the results obtained through the hot wire anemometer technique. In this work the existence of three concomitant flows is considered: the upwash flow, characterized by the vortex structure in the base; the downwash flow, characterized by the vortex structure at the top; and the so-called main flow, characterized by the vortex shedding at half height of the cylinders.

Este trabalho apresenta um estudo experimental a respeito do fenômeno da biestabilidade em cilindros finitos com média razão de aspecto. Na biestabilidade, há uma esteira estreita a jusante de um dos cilindros e uma esteira larga a jusante do outro. Pode estar presente em muitas situações práticas da engenharia dependendo da distância entre os cilindros. Em cilindros finitos ainda é pouco compreendida e explorada. Para compreender o mecanismo do desprendimento de vórtices, são estudados o escoamento em torno de um único cilindro finito, com cilindros de diâmetros entre 25 e 60 mm e razão de aspecto entre 1 e 4 e após, o escoamento em torno de dois cilindros finitos dispostos lado a lado, com cilindros de diâmetros entre 25 e 32 mm e razão de aspecto entre 3 e 4. A técnica experimental aplicada consiste na medição das flutuações de velocidade em canal aerodinâmico, utilizando a técnica de anemometria de fio quente e na visualização do escoamento no mesmo canal, mantendo os parâmetros, utilizando gelo seco e laser. Além disso, foi realizada a visualização do escoamento em canal hidráulico com as mesmas dimensões do canal aerodinâmico, utilizando injeção de tinta através de agulhas. Para o estudo foram utilizados Re=2,00×104 para um cilindro finito e 3,86×103 ≤ Re ≤ 4,81×104 para cilindros finitos dispostos lado a lado. Os dados medidos em canal aerodinâmico são tratados através de ferramentas estatísticas, espectrais e de ondaletas, e os resultados das visualizações do escoamento são apresentados por meio de imagens obtidas das filmagens realizadas com uma câmera digital. Além disso, os vídeos são tratados com softwares de edição de vídeo e com ferramentas estatísticas. Os resultados confirmam a existência do fenômeno da biestabilidade para dois cilindros finitos dispostos lado a lado, que é um dos objetivos do estudo, nas três posições estudadas. A técnica de visualização de escoamento reforça a interpretação dos resultados obtidos através da técnica de anemometria de fio quente. Neste trabalho é considerada a existência de três escoamentos concomitantes: o escoamento ascendente, caracterizado pela estrutura de vórtices na base; o escoamento descendente, caracterizado pela estrutura de vórtices no topo; e o aqui chamado escoamento principal, caracterizado pelo desprendimento de vórtices a meia altura dos cilindros. / This work presents an experimental study on the bistability phenomenon in finite cylinders with a mid-aspect ratio. In the bistability phenomenon the flow to form two wakes behind the cylinders, a large wake behind a cylinder and a narrow wake after another. It can be present in many practical engineering situations depending on the distance between the cylinders. In finite cylinders, it is still poorly understood and explored. To understand the vortex shedding mechanism are studied the flow in a single finite cylinder with diameters between 25 and 60 mm and aspect ratio between 1 and 4 is studied. After that, the flow of two finite cylinders placed side by side with cylinders of diameters between 25 and 32 mm and aspect ratio between 3 and 4 was studied. The experimental technique of hot wire anemometry in aerodynamic channel is applied in the measurement of velocity fluctuations of the flow. The flow visualization was performed on the same aerodynamic channel, keeping the parameters, through using dry ice and laser. In addition, flow visualization is performed on the hydraulic channel with the same dimensions of the aerodynamic channel using ink injection through needles. All images are captured with a camera digital. For the study, Re=2.00×104 for a finite cylinder and 3.86×103 ≤ Re ≤ 4.81×104 for finite cylinders arranged side by side were used. The data measured in aerodynamic channel are treated through statistics, spectral and wavelet tools and the videos are treated through video editing software and with statistical tools. The results show the existence of two different levels of mean velocity in time series, corresponding to two flow modes confirming the phenomenon of bistability for two finite cylinders placed side by side, which is one of the objectives of the study. The flow visualization technique strengthens the interpretation of the results obtained through the hot wire anemometer technique. In this work the existence of three concomitant flows is considered: the upwash flow, characterized by the vortex structure in the base; the downwash flow, characterized by the vortex structure at the top; and the so-called main flow, characterized by the vortex shedding at half height of the cylinders.

Este trabalho apresenta um estudo experimental a respeito do fenômeno da biestabilidade em cilindros finitos com média razão de aspecto. Na biestabilidade, há uma esteira estreita a jusante de um dos cilindros e uma esteira larga a jusante do outro. Pode estar presente em muitas situações práticas da engenharia dependendo da distância entre os cilindros. Em cilindros finitos ainda é pouco compreendida e explorada. Para compreender o mecanismo do desprendimento de vórtices, são estudados o escoamento em torno de um único cilindro finito, com cilindros de diâmetros entre 25 e 60 mm e razão de aspecto entre 1 e 4 e após, o escoamento em torno de dois cilindros finitos dispostos lado a lado, com cilindros de diâmetros entre 25 e 32 mm e razão de aspecto entre 3 e 4. A técnica experimental aplicada consiste na medição das flutuações de velocidade em canal aerodinâmico, utilizando a técnica de anemometria de fio quente e na visualização do escoamento no mesmo canal, mantendo os parâmetros, utilizando gelo seco e laser. Além disso, foi realizada a visualização do escoamento em canal hidráulico com as mesmas dimensões do canal aerodinâmico, utilizando injeção de tinta através de agulhas. Para o estudo foram utilizados Re=2,00×104 para um cilindro finito e 3,86×103 ≤ Re ≤ 4,81×104 para cilindros finitos dispostos lado a lado. Os dados medidos em canal aerodinâmico são tratados através de ferramentas estatísticas, espectrais e de ondaletas, e os resultados das visualizações do escoamento são apresentados por meio de imagens obtidas das filmagens realizadas com uma câmera digital. Além disso, os vídeos são tratados com softwares de edição de vídeo e com ferramentas estatísticas. Os resultados confirmam a existência do fenômeno da biestabilidade para dois cilindros finitos dispostos lado a lado, que é um dos objetivos do estudo, nas três posições estudadas. A técnica de visualização de escoamento reforça a interpretação dos resultados obtidos através da técnica de anemometria de fio quente. Neste trabalho é considerada a existência de três escoamentos concomitantes: o escoamento ascendente, caracterizado pela estrutura de vórtices na base; o escoamento descendente, caracterizado pela estrutura de vórtices no topo; e o aqui chamado escoamento principal, caracterizado pelo desprendimento de vórtices a meia altura dos cilindros. / This work presents an experimental study on the bistability phenomenon in finite cylinders with a mid-aspect ratio. In the bistability phenomenon the flow to form two wakes behind the cylinders, a large wake behind a cylinder and a narrow wake after another. It can be present in many practical engineering situations depending on the distance between the cylinders. In finite cylinders, it is still poorly understood and explored. To understand the vortex shedding mechanism are studied the flow in a single finite cylinder with diameters between 25 and 60 mm and aspect ratio between 1 and 4 is studied. After that, the flow of two finite cylinders placed side by side with cylinders of diameters between 25 and 32 mm and aspect ratio between 3 and 4 was studied. The experimental technique of hot wire anemometry in aerodynamic channel is applied in the measurement of velocity fluctuations of the flow. The flow visualization was performed on the same aerodynamic channel, keeping the parameters, through using dry ice and laser. In addition, flow visualization is performed on the hydraulic channel with the same dimensions of the aerodynamic channel using ink injection through needles. All images are captured with a camera digital. For the study, Re=2.00×104 for a finite cylinder and 3.86×103 ≤ Re ≤ 4.81×104 for finite cylinders arranged side by side were used. The data measured in aerodynamic channel are treated through statistics, spectral and wavelet tools and the videos are treated through video editing software and with statistical tools. The results show the existence of two different levels of mean velocity in time series, corresponding to two flow modes confirming the phenomenon of bistability for two finite cylinders placed side by side, which is one of the objectives of the study. The flow visualization technique strengthens the interpretation of the results obtained through the hot wire anemometer technique. In this work the existence of three concomitant flows is considered: the upwash flow, characterized by the vortex structure in the base; the downwash flow, characterized by the vortex structure at the top; and the so-called main flow, characterized by the vortex shedding at half height of the cylinders.

An analysis is presented for hot wire/film anemometer measurement of mean velocities and turbulent stresses in a three dimensional flow field with a predominant flow direction. The experimental data can be taken with an automated traverse under the control of a digital data acquisition system which has been modified for this particular application. / Master of Science

An instrumented unmanned aerial vehicle (UAV) was developed and employed to observe the full range of turbulent motions that exist within the inertial subrange of atmospheric surface layer turbulence. The UAV was host to a suite of pressure, temperature, humidity, and wind sensors which provide the necessary data to calculate the variety of turbulent statistics that characterize the flow. Flight experiments were performed with this aircraft, consisting of a large square pattern at an altitude of 100 m above ground level. In order to capture the largest turbulent scales it was necessary to maximize the size of the square pattern. The smallest turbulent scales, on the other hand, were measured through the use of a fast response constant temperature hot wire anemometer. The results demonstrates that the UAV system is capable of directly measuring the full inertial subrange of the atmospheric surface layer with high resolution and allowing for the turbulence dissipation rate to be calculated directly.