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[en] PARTICLE IMAGE VELOCIMETRY SYSTEM / [pt] SISTEMAS DE VELOCIMETRIA POR IMAGENS DE PARTÍCULAS

JORGE ALBERTO ALMEIDA 22 June 2015 (has links)
[pt] Neste trabalho foi desenvolvido um sistema para medição de campos instantâneos de velocidade em regiões extensas do escoamento de fluidos. A técnica utilizada foi a velocimetria por imagem de partículas. Nesta técnica, as medidas de velocidade são obtidas a partir do registro da imagem de partículas traçadoras previamente distribuídas no fluido e iluminadas externamente por um plano de luz pulsada. As imagens capturadas são digitalizadas e processadas com algoritmos numéricos especialmente desenvolvidos para este fim. Estes algoritmos empregam técnicas de correlação cruzada de imagens ou de autocorrelação de imagens. Testes do programa desenvolvido foram realizados com imagens de escoamentos geradas em computador. Um sistema experimental foi desenvolvido para capturar imagens de diversos escoamentos teste de baixa velocidade. Os resultados obtidos foram satisfatórios. / [en] The present work describes the development and testo f a whole-field velocimetry system for measuring transient velocity fields in extensive flow regions. The technique employed is known as Particle Image Velocimetry. In this technique, double-exposure images of tracer particles distributed in the fluid and externally illuminated are registered in film or electronic camera. The images are digitized and processed by specially developed computer algorithms based on cross-correlation and autocorrelation techniques. The computer program developed was tested against computer generated flow images. A experimental setup was constructed to capture and analyze several real flow images. The tests conducted with several low-velocity flows yielded satisfactory results.
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Análise Comparativa da Medição de Vazão em Flare Por Tecnologia Ótica e Pitometria Utilizando Túnel de Vento

SILVA, F. C. 25 July 2012 (has links)
Made available in DSpace on 2016-08-29T15:32:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tese_5788_Versão para Impressão - Felipe Carvalho da Silva.pdf: 4212685 bytes, checksum: b568855df9c318d051ea61a286599fbb (MD5) Previous issue date: 2012-07-25 / Com os recentes descobertas da indústria petrolífera brasileira relacionadas às reservas no pré-sal, a tecnologia de medição de vazão está sendo re-avaliada, tendo em vista as grandes concentrações de CO2 encontradas nessas reservas. Uma tecnologia que possui níveis de precisão semelhantes aos obtidos com os medidores de vazão utilizados atualmente e que possui as características de independência com relação à composição e propriedades termodinâmicas dos gases é a tecnologia de medição de vazão por velocimetria óptica (OFM). O presente trabalho se dedica a estudo experimental, de comparação das leituras de velocidade entre tubo de Pitot e medidor de vazão por velocimetria óptica. Para isso foi efetuada qualificação e quantificação dos perfis de velocidades dentre as configurações possíveis de escoamento no túnel de vento, propondo metodologia de uso de retificadores de fluxo e amortecimento das leituras obtidas com o tubo de Pitot, e análises de leituras realizadas com o sensor óptico visando avaliar os efeitos de instalação do dispositivo nos resultados obtidos. Os resultados indicam que medidores de vazão ópticos por tempo de trânsito, para níveis médios e altos de velocidade, podem fornecer leitura coesa da vazão mesmo estando num desalinhamento do até ±5º, apesar de constar no manual de instalação do fabricante, garantia destes resultados do medidor quando num desalinhamento de, no máximo, até 2%. Com relação ao efeito intrusivo do sensor óptico nas leituras simultâneas com o tubo de Pitot, percebe-se, em geral, que a partir de aproximadamente Re>205x103, o efeito intrusivo desta influência foi suprimido por outros efeitos. Por fim, temos que para uma devida caracterização do escoamento por meio de pitometria, para comparação com a medição Laser, e alcançar satisfatórios resultados com o tubo de Pitot foi necessário fazer-se uso de dispositivos específicos de retificadores de fluxo e de amortecimento (dumping) dos valores medidos. Palavras-chave: medidor de vazão por velocimetria óptica (OFM), Laser two focus (L2F), pitometria, Pré-sal.
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Dependência angular de uma ressonância de transparência induzida eletromagneticamente: aplicação à velocimetria de átomos frios

SANTOS, Fredson Braz Matos dos January 2005 (has links)
Made available in DSpace on 2014-06-12T18:07:20Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo7875_1.pdf: 957397 bytes, checksum: cb1ba821e9bb830d197ce21762031b04 (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2005 / Neste trabalho, demonstramos como o efeito de transparência induzida eletromagneticamente pode ser aplicado à medida de temperaturas de àtomos frios. O princípio da técnica reside na sensibilidade que esta ressonância apresenta com relação ao ângulo entre os feixes de luz incidentes, no limite de baixas intensidades. Este efeito resulta do deslocamento Doppler residual que surge em uma transição de dois fótons devido ao ângulo introduzido entre os feixes. O método foi demonstrado utilizando um sistema de dois níveis degenerados de átomos de Césio resfriados e aprisionados numa armadilha magneto-óptica. A partir da medida desta dependência angular, foi possível estimar a temperatura da amostra, cujo resultado está em bom acordo com medidas feitas no mesmo sistema utilizando outros métodos
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Bases hidrodinâmicas para processos de transferência de gases em colunas com difusores / Hidrodynamics basis to gases transfer process in columns with diffusers

Marcio Ricardo Salla 27 May 2002 (has links)
Neste trabalho apresenta-se o estudo da transferência de massa (oxigênio) de bolhas de ar para a água, geradas por um difusor de ar, confeccionado com plástico microporoso e de fabricação nacional, em uma coluna de aeração. O processo de aeração conduziu à determinação do coeficiente volumétrico de transferência de massa, coeficiente volumétrico de transferência de massa global, e foi executado na coluna mencionada, construída em material transparente. Utilizou-se água de fonte, existente no abastecimento do Laboratório de Hidráulica Ambiental (SHS/CRHEA). Variou-se a vazão do ar no processo de aeração de 400 l/h a 2.000 l/h e o nível de água dentro da coluna de 0,50 m a 1,80 m. Optou-se pelo método químico para deaerar a água, utilizando sulfito de sódio anidro antes do início de cada ensaio. O aparelho WTW-323, um medidor de oxigênio do tipo membrana permeável, foi usado para determinar a evolução da concentração de oxigênio dissolvido na água durante todo o processo de aeração. Características hidrodinâmicas foram quantificadas, como os campos de velocidade ascensional das bolhas de ar, o diâmetro equivalente das bolhas e sua freqüência de ocorrência. Para essas quantificações utilizou-se equipamento Laser para velocimetria não-intrusiva. As características mencionadas são fundamentais para verificar as previsões para o coeficiente de transferência de massa encontradas na literatura. A coluna usada tem seção transversal quadrada de 0,19 m x 0,19 m, constante em toda sua extensão, e altura de 2,00 m. Através da determinação da eficiência de transferência de massa de oxigênio na água, variando a vazão de aeração e o nível de água na coluna, concluiu-se que a vazão entre 600 l/h e 800 l/h e nível de água de 1.80 m é que apresentou maior eficiência de transferência de massa. / The present work is a study of the oxygen mass transfer from air bubbles into water, generated by a diffuser of air, in a column of aeration. This diffuser was made of microporous plastic and produced in Brazil. The process of aeration in the column built with transparent material determined the volumetric coeficient of the mass transfer Kla. Water from the well located in the Environmental Hydraulic Laboratory (SHS/CRHEA) was used. The air flow in the process of aeration was changed from 400 l/h to 2000 l/h and the level of water, from 0,50 m to 1,80 m. The chemical method was chosen to deoxygenate water and sulfite of anhydrous sodium was used before starting each experiment. The equipment WTW-323, an oxygen gauge with permeable membrane, was used to determine the development of the oxygen concentration dissolved in water during the process of aeration. Several hydrodinamic characteristics were measured, such as the velocity range of the air bubbles, their diameter and their frequency, by using a laser equipment for non-intrusive velocimetry. These characteristics are fundamental to check the mass transfer coeficient that are in literature. The column used for the experiment had a square cross section of 0,19 m x 0,19 m in alI extension and height of 2 meters. After determination of the efficiency of the mass transfer of oxygen into water, changing the air flow rate and the level of water in the column, it was concluded that the air flow between 600 l/h and 800 l/h and the level of water of 1,80 m were the most efficient.
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Bases hidrodinâmicas para processos de transferência de gases em colunas com difusores / Hidrodynamics basis to gases transfer process in columns with diffusers

Salla, Marcio Ricardo 27 May 2002 (has links)
Neste trabalho apresenta-se o estudo da transferência de massa (oxigênio) de bolhas de ar para a água, geradas por um difusor de ar, confeccionado com plástico microporoso e de fabricação nacional, em uma coluna de aeração. O processo de aeração conduziu à determinação do coeficiente volumétrico de transferência de massa, coeficiente volumétrico de transferência de massa global, e foi executado na coluna mencionada, construída em material transparente. Utilizou-se água de fonte, existente no abastecimento do Laboratório de Hidráulica Ambiental (SHS/CRHEA). Variou-se a vazão do ar no processo de aeração de 400 l/h a 2.000 l/h e o nível de água dentro da coluna de 0,50 m a 1,80 m. Optou-se pelo método químico para deaerar a água, utilizando sulfito de sódio anidro antes do início de cada ensaio. O aparelho WTW-323, um medidor de oxigênio do tipo membrana permeável, foi usado para determinar a evolução da concentração de oxigênio dissolvido na água durante todo o processo de aeração. Características hidrodinâmicas foram quantificadas, como os campos de velocidade ascensional das bolhas de ar, o diâmetro equivalente das bolhas e sua freqüência de ocorrência. Para essas quantificações utilizou-se equipamento Laser para velocimetria não-intrusiva. As características mencionadas são fundamentais para verificar as previsões para o coeficiente de transferência de massa encontradas na literatura. A coluna usada tem seção transversal quadrada de 0,19 m x 0,19 m, constante em toda sua extensão, e altura de 2,00 m. Através da determinação da eficiência de transferência de massa de oxigênio na água, variando a vazão de aeração e o nível de água na coluna, concluiu-se que a vazão entre 600 l/h e 800 l/h e nível de água de 1.80 m é que apresentou maior eficiência de transferência de massa. / The present work is a study of the oxygen mass transfer from air bubbles into water, generated by a diffuser of air, in a column of aeration. This diffuser was made of microporous plastic and produced in Brazil. The process of aeration in the column built with transparent material determined the volumetric coeficient of the mass transfer Kla. Water from the well located in the Environmental Hydraulic Laboratory (SHS/CRHEA) was used. The air flow in the process of aeration was changed from 400 l/h to 2000 l/h and the level of water, from 0,50 m to 1,80 m. The chemical method was chosen to deoxygenate water and sulfite of anhydrous sodium was used before starting each experiment. The equipment WTW-323, an oxygen gauge with permeable membrane, was used to determine the development of the oxygen concentration dissolved in water during the process of aeration. Several hydrodinamic characteristics were measured, such as the velocity range of the air bubbles, their diameter and their frequency, by using a laser equipment for non-intrusive velocimetry. These characteristics are fundamental to check the mass transfer coeficient that are in literature. The column used for the experiment had a square cross section of 0,19 m x 0,19 m in alI extension and height of 2 meters. After determination of the efficiency of the mass transfer of oxygen into water, changing the air flow rate and the level of water in the column, it was concluded that the air flow between 600 l/h and 800 l/h and the level of water of 1,80 m were the most efficient.
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Flow of Taylor bubbles rising in stagnant non-Newtonian fluids

Sousa, Renato Luís Gomes de January 2005 (has links)
Tese de mestrado. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 1998
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Entry flow of viscoelastic fluids at macro- and micro-scale

Sousa, Patrícia Catarina Saraiva de January 2010 (has links)
Tese de doutoramento. Engenharia Química e Biológica. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2010
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[en] STUDY OF FLOW AND HEAT TRANSFER CHARACTERISTICS IN A SWIRLING IMPINGING JET / [pt] ESTUDO DO ESCOAMENTO E TRANSFERÊNCIA DE CALOR EM UM JATO ESPIRALADO INCIDENTE

JULIANA KUHLMANN ABRANTES 26 October 2005 (has links)
[pt] O presente trabalho é um estudo experimental das características de um escoamento de ar em forma de jato espiralado, incidindo ortogonalmente sobre uma placa. Os objetivos do estudo são: avaliar a influência da presença de uma componente circunferencial de velocidade na distribuição dos coeficientes locais de troca de calor, obter campos de velocidade instantâneos no plano axissimétrico assim como informações sobre as características da turbulência no escoamento. Durante os experimentos se investigou a influência da distância jato/placa e da intensidade do escoamento espiralado (número de Swirl). Como etapa preliminar, foi conduzido um experimento de jato livre, para validação das técnicas de medição de velocidade utilizadas. Os resultados foram comparados com os da literartura e uma boa concordância foi obtida. A distribuição espacial dos coeficientes de troca de calor foi avaliada impondo-se um fluxo de calor constante na placa e medindo a distribuição radial de temperatura através de diversos termopares. Coeficientes locais puderam então ser estimados. Os campos de velocidades radial e axial instantâneos foram adquiridos experimentalmente através da utilização da técnica de Particle Image Velocimetry (PIV) e perfis de velocidade tangencial (média e flutuações) foram obtidos a partir da técnica Laser Doppler Velocimetry (LDV). Os resultados mostraram que os padrões de escoamento mudam significativamente quando a componente circunferencial de velocidade é introduzida. Para o valor mais alto do Número de Swirl foram verificadas fortes reversões do escoamento na região de estagnação. / [en] The present work is an experimental study of the characteristics of a swirling impinging air jet. The goals of the study are: to evaluate the influence of the presence of a circumferential velocity component in the distribution of the local heat transfer coefficients, to obtain instantaneous velocity fields in the axisymmetric plane, as well as information about the turbulence characteristics in the flow. During the experiments, the influence of the impingement distance and swirl intensity were investigated. As a preliminary validation of the velocity measurement tecniques, an experimental investigation of an axisymmetric free jet was conducted. The results were compared with literature showing good agreement. The spatial distribution of heat transfer coefficients was evaluated by imposing a constant heat flux condition to the plate and measuring temperature of several points along the radial distance of the plate with thermocouples. Local coefficients could then be estimated. Instantaneous axial and radial velocity fields were obtained with Particle Image Velocimetry (PIV) and tangential velocity profiles (mean and fluctuations) obtained by using Laser Doppler Velocimetry (LDV). The results showed that the flow patterns change significantly when the tangential component is added. For the highest value of Swirl number, strong recirculation zones were observed in the stagnation region.
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[en] DESIGN AND QUALIFICATION OF AN APPARATUS FOR THE EXPERIMENTAL STUDY OF LAMINAR SEPARATION BUBBLES / [pt] PROJETO E QUALIFICAÇÃO DE UM APARATO PARA O ESTUDO EXPERIMENTAL DE BOLHAS DE SEPARAÇÃO LAMINAR

OMAR ELIAS HORNA PINEDO 14 January 2019 (has links)
[pt] O presente trabalho consiste no projeto, construção e qualificação de um aparato para o estudo experimental de bolhas de separação laminar sobre uma placa plana. A previsão do comportamento das bolhas de separação é importante para o projeto de aeronaves, turbinas e geradores eólicos, pois o desprendimento dessas bolhas tem grande impacto na performance de aerofólios. A dinâmica das bolhas não é bem compreendida, além de ser difícil de ser capturada por simulações numéricas que utilizam modelagem da turbulência. Por isso, ensaios experimentais são muito utilizados para a calibração dos modelos utilizados em simulações de engenharia. Neste trabalho, foram criados equipamentos para simular experimentalmente bolhas de separação laminar sobre uma placa plana. Os dispositivos foram projetados para o canal de água do Laboratório de Engenharia de Fluidos da PUC-Rio. O gradiente de pressão necessário para induzir a separação da camada limite e consequente formação da bolha foi ajustado com uma parede falsa, de modo a criar um canal convergente-divergente com a placa plana. Foi projetado um mecanismo de sucção da camada limite na parede falsa para evitar a separação do escoamento nessa superfície. A localização e as vazões de cada ponto de sução foram determinadas com o auxílio de simulações numéricas. Também foi projetado e testado um sistema de sopro e sucção para a excitação de ondas de instabilidade do tipo Tollmien-Schlichting na camada limite da placa plana. O funcionamento de cada dispositivo foi avaliado através da medição da velocidade do escoamento. Para isso, foram empregadas técnicas de medição por velocimetría laser doppler e velocimetría por imagem de partículas. Os resultados obtidos validam o projeto e qualificam o aparato para o estudo de bolhas de separação laminar. / [en] The present work involves the design, construction and performance test of an apparatus for the investigation of laminar separation bubbles in a flat plate boundary layer. Laminar separation bubbles are relevant for many engineering applications and the dynamic of such bubbles has a strong impact on the performance of aircrafts and turbines. The separated boundary layer reattaches to the surface due to the laminar-turbulent transition in the bubble region. This dynamic process is highly challenging for flow simulation tools used for engineering purposes. Thus, there is a demand for experimental studies that can be used for calibration of models present in those simulation tools. To this end, an apparatus was designed and built for the water channel of the Laboratory of Fluid Engineering at PUC-Rio. The boundary layer separation on the flat plate was induced by imposing a constant adverse pressure gradient to the flow. To this end a false wall was built, in order to form a converging-diverging channel with the flat plate. Flow separation on the false wall was avoided using a suction mechanism that was designed to reduce locally the boundary layer thickness. Location of suction and suction flow rates were determined with aid of numerical simulations. In addition, it was designed and built a disturbance source to generate Tollmien-Schlichting waves in the boundary layer of the flat plate. This device was used to trigger the boundary layer transition in a controlled manner. All equipment were tested and their designs were validated against experimental measurements. Laser Doppler anemometry and Particle Image Velocimetry techniques were adopted for assessment of each equipment. Results validate the design and show that separation bubbles can be investigated in detail using this apparatus.
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Sistema láser de medida de velocidad por efecto doppler de bajo coste para aplicaciones industriales e hidrodinámicas

García Vizcaino, David 29 June 2005 (has links)
La utilización práctica del efecto Doppler en la emisión láser fue propuesta desde los inicios del desarrollo de los láseres en los años sesenta. Sólo en los años ochenta la investigación realizada pudo salir del laboratorio y dar lugar a la fabricación de aparatos de medida de velocidad comerciales. A partir de los noventa estos aparatos se popularizaron rápidamente. Actualmente se utilizan medidores de velocidad láser por efecto Doppler en múltiples aplicaciones, entre las que sobresale la medida de velocidad de fluidos, para estudios aéreo e hidrodinámicos. Sus características únicas, como la precisión obtenida en la medida, su alta resolución espacial y el carácter no intrusivo, sólo han comenzado recientemente a tener rivales de consideración, como pueden ser la velocimetría de imagen de partículas (PIV). También la medida de velocidades de móviles sólidos comienza a resultar, con el abaratamiento general de los componentes opto-electrónicos, un objetivo para muchas empresas. Entre las aplicaciones de este tipo se contemplan el control de velocidad de los vehículos en carretera y el control de procesos industriales del ramo textil, papelero y deempresas fabricantes de cables, entre otros. Empresas europeas y americanas, como Dantec Electronik y TSI, por citar las más representativas, comercializan aparatos LDA de propósito general de altas prestaciones. Hasta la fecha estos sistemas sólo podían ser adquiridos por importantes centros de investigación o grandes empresas, debido a su elevado coste. El futuro comercial de la velocimetría láser Doppler exige la fabricación de aparatos más económicos y adaptados a las necesidades del cliente. Muchos de los sistemas actuales son voluminosos,difíciles de manejar y con potencias de trabajo elevadas. Se está llevando a cabo un importante trabajo para conseguir reducir el tamaño y coste de los equipos sin perder sus principales prestaciones. Asimismo la alta velocidad y capacidad de cálculo de los ordenadores personales actuales debe hacer innecesaria la inclusión de procesadores específicos para estos equipos.Presentamos el diseño y construcción de un sistema integral de medida de dos componentes de la velocidad, sistema 2D-LDA, para aplicaciones industriales e hidrodinámicas de baja potencia. Siguiendo la filosofía delineada arriba, el diseño de nuestro sistema LDA fue realizado utilizando únicamente una fuente laser y un módulo detector. Los sistemas LDA de medida de dos componentes de velocidad comercialmente disponibles, por el contrario, emplean dos longitudes de onda óptica y dos fotodetectores independientes. Las emisiones azul y verde típicas de los láseres de ion-Ar son las longitudes de onda a menudo elegidas en este tipo de medidas. Por otra parte, se ha empleado los dos canales de entrada de una tarjeta de adquisición de uso general para realizar el disparo multinivel. Esta configuración permite trabajar en cada momento con la parte de señal burst teóricamente más adecuada, con mayor valor de relación señal a ruido.Este trabajo ha sido financiado por la CICYT Proyecto PETRI 95-0249-OP:REALIZACIÓN DE SISTEMAS LÁSER PORTÁTILES DE MEDIDA DE VELOCIDAD POR EFECTO DOPPLER (LDA-LDV) DE BAJO COSTE PARA APLICACIONES INDUSTRIALES E HIDRODINÁMICAS. / The practical use of the Doppler effect at optical wavelengths was proposed at the early beginning of the development of the laser, in the sixties. However, it was only in the eighties when the results of the experimental work could finally get out of the laboratories, and the first Laser Velocimeters were commercially available. In the nineties this kind of systems became rapidly popular. Nowadays the Laser Velocimeters based on the Doppler frequency shift find a lot of important applications, especially in some industrial processes and in hydrodynamic and aerodynamic research.The unique characteristics of the Laser Doppler Velocimetry (LDV) only recently have encountered a rival technique in the Particle Image Velocimetry (PIV), for applications on fluids. The main features of LDV systems are the accuracy and the speed of the measurements, the high spatial resolution and, of course, the non-intrusive character of the technique. Moreover this kind of systems present advantages not only in fluid applications: actually it can compete with the microwave radar in the estimation of the velocity of solid targets. This becomes possible due to theprogressive reduction of prices of optoelectronic devices and the improvement of its performances. The monitoring of the traffic velocity and the control of machinery in the manufacture of paper, wires and cables or thread can be mentioned among these applications.European an American companies, as Dantek Electronic or TSI, to mention the two most representative, commercialize high performance general-purpose LDV systems. Up to the date these instruments are sizeable and expensive, and its use requires some special training. There is not doubt that the future market of the LDV systems goes through a substantial decrease of prices and, indeed, through the possibility of custom-built designs. The potential number of users would increase then in an important manner. Many efforts are now being devoted by researchers in that direction. Moreover, the important improvement of capabilities of the desktop computers makes unnecessary the special electronic processors that, up to now, have been provided by the manufacturers of LDV systems as a part of them.In this Thesis the design and realization of a complete Laser Doppler Anemometer is presented. The system can measure two components of a fluid velocity (2D-LDA) and originally it was conceived to be used in industrial and hydrodynamics applications.Following the philosophy outlined above, the design of our LDA system was performed with only one laser source and one detector module. The common commercially available LDAs, on the contrary, designed to measure two components of velocity, use two different optical wavelengths and two independent photodiodes.On the other hand, a general-purpose acquisition card with two input channels has been used to implement a multilevel trigger. The configuration performed here permits to work in each moment with the part of the burst having the best signal to noise ratio.This work has been supported by the Spanish Government, CICYT project PETRI 95-0249-OP.

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