O presente trabalho trata do desenvolvimento de uma sonda de pressão para medição de magnitude e direção da velocidade em um escoamento de ar. Primeiramente, é feita uma pesquisa sobre métodos e instrumentos de medição de velocidade de escoamentos de ar, utilizando a literatura existente sobre os tipos de medidores e suas restrições e capacidades na medição de direção do escoamento. Em seguida, são escolhidos dois tipos de medidores capazes de atender aos requisitos de fabricação simples e robusta, sendo um deles aplicado a escoamentos bidimensionais (sensor de três orifícios, tipo prisma) e o outro, a escoamentos tridimensionais (sensor de cinco orifícios, tipo pirâmide). É feito o projeto detalhado destes medidores e define-se o método de fabricação dos mesmos, comparando o método da prototipagem rápida com a usinagem. Uma vez fabricados os sensores, são realizados ensaios de caráter investigativo para mensurar a faixa de ângulos de medição de cada sensor. De posse dos resultados, é feito um estudo sobre os coeficientes adimensionais utilizados para a definição do ângulo de escoamento a partir das medições de pressão realizadas pelo sensor. É proposto um novo conjunto de coeficientes adimensionais com os quais se determina uma faixa de medição de ângulos entre -25 e + 25 para a sonda tipo prisma e uma faixa entre -35 e + 35 para a sonda tipo pirâmide. Finalmente, são feitas as curvas de calibração para os sensores e se discute sobre suas aplicações na medição de velocidade de escoamentos de ar. / The present work deals with the development of a pressure probe for measuring magnitude and direction of velocity from an air flow. Initially, it is made a review of methods and instruments to measure air flow velocity, using the existing literature on kinds of instruments with their restrictions and capabilities on flow direction measurement. Secondly, two kinds of sensors are chosen based on the requirements of easy and robust manufacturing, being one of them applied to bi-dimensional flows (three-hole probe, prism type) and the other one for tri-dimensional flows (five-hole probe, pyramid type). The detailed design of these probes is made and the fabrication method is chosen comparing the fast prototyping method with machining. Once these sensors are manufactured, investigative tests are carried out in order to measure the flow angle range for each sensor. With these results, a study is made on the non-dimensional coefficients used for definition of flow angle from the pressure measurements from the sensor. A new set of non-dimensional coefficients is proposed and a flow angle range between -25 and + 25 is determined for the prism probe and a range between -35 and + 35 for the pyramid probe, Finally, the calibration curves are made for the two sensors, followed by a discussion on the applications on air flow velocity measurements.

Made available in DSpace on 2016-12-23T14:08:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Felipe Carvalho da Silva.pdf: 4181457 bytes, checksum: 8aef395272a667525a72d34c5ffb865f (MD5) Previous issue date: 2012-07-25 / With recent discoveries by the oil industry related to the reserves in Brazilian pre-salt, flow measurement technology is being re-evaluated in view of the large CO2 concentrations found in these reserves. A technology that has accuracy levels similar to those obtained with flow meters currently used and also measures independent characteristics to the composition and thermodynamic properties of gases is optical flow measurement velocimetry (OFM). The present work is related to experimental study, comparison of the speed readings from Pitot tube flow meters and optical velocimetry. This experimental study consists of qualifying and quantifying the velocity profiles among the possible configurations of flow in the wind tunnel, proposing methodology using flow conditioners and damping of the readings obtained with the Pitot tube, and analysis of readings taken with the optical sensor to evaluate the device installation effects in the results. The results indicate that transit-time optical flow meters for medium to high speed levels, could provide readcohesive flow even in a misalignment of up to ± 5 °, although it appears in the installation manual of the manufacturer guarantees of results meter when a misalignment of at most up to ±2º. Regarding the optical sensor intrusive effect in the readings simultaneous with the Pitot tube, it is perceived, in general, from approximately Re> 2,05x105, the intrusive effect of this influence is suppressed by other effects. Finally, for a proper flow study through Pitometry in order to make the comparison with the optical flow metering and achieve satisfactory results with the Pitot tube, the use of specific devices of flow conditioning and damping of the measured values had to be made / Com as recentes descobertas da indústria petrolífera brasileira, relacionadas às reservas no pré-sal, a tecnologia de medição de vazão está sendo reavaliada, tendo em vista as grandes concentrações de CO2 encontradas nessas reservas. A tecnologia de medição de vazão por velocimetria óptica (OFM) possui níveis de precisão semelhantes aos obtidos com os medidores de vazão utilizados atualmente. Essa tecnologia possui as características de independência com relação à composição química e às propriedades termodinâmicas dos gases. O presente trabalho se dedica ao 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 em 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 a leitura esperada da vazão mesmo estando num desalinhamento de ±5º, apesar de constar no manual de instalação do fabricante garantia destes resultados do medidor quando num desalinhamento de, no máximo, até ±2º. 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> 2,05x105, o efeito intrusivo desta influência foi suprimido por outros efeitos. Por fim, para uma devida caracterização do escoamento por meio de pitometria, a fim de efetuar a comparação com a medição Laser, e alcançar satisfatórios resultados com o tubo de Pitot, foi necessário fazer uso de dispositivos específicos como retificadores de fluxo e de amortecimento (damping) dos valores medidos

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:25:27Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2009-11-06Bitstream added on 2014-06-13T18:26:31Z : No. of bitstreams: 1 fogal_mlf_me_bauru.pdf: 1973940 bytes, checksum: 7fa4d89826d2cfb9214807f1ec353036 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Neste trabalho apresenta-se uma análise teórica e experimental dos resultados comparativos entre as curvas características de um ventilador axial utilizado em um sistema de pulverização agrícola para um ângulo de ataque da pá em 32 graus nas rotações de 1500, 1750, 2600 e 3000 rpm e resultados numéricos da influência da variação do ângulo de ataque da pá em 28, 32 e 36 graus e da otimização do sistema de pulverização ambos para uma rotaç]ao de 2600 rpm. O campo médio turbulento foi obtido com a aplicação da média temporal sendo que o modelo de turbulência exigido para o fechamento do conjunto de equações foi o modelo k-ε de duas equações. A resolução de todos os fenômenos acoplados foi alcançada com o auxílio do código de fluidodinâmica computacional CFX que utiliza a técnica dos volumes finitos como método numérico. Para validação da análise teórica, realizaram-se experimentos em um túnel de vento horizontal de seção circular com diâmetro de 622 mm, usando um tubo de Pitot para as tomadas de pressão de acordo com a norma para ensaios em laboratório. Apresentam-se resultados qualitativos na forma de vetores e mapas de gradiente de velocidade e, quantitativos na forma de tabelas e gráficos para as curvas características. / This paper presents a theoretical and experimental analysis of comparative results the characteristic curves of an axial fan used in an agricultural spraying system for a blade attack angle of 32 degrees at rotations of 1500, 1750, 2600 and 3000 rpm and numerical results for the influence of blade attack angle variation at 28, 32 and 36 degrees and optimization of the spraying system, both for a rotation of 2600 rpm. The average turbulent field was obtained from the application of time average where the turbulence model required for closing the set of equations was the k-ε model for two equations. Resolution of all connected phenomena was achieved with the help of the fluid dynamics computacional, CFX, which uses the finite volumes technique as a numerical method. In order to validate the theoretical analysis, an experiment was conducted in a circular section of a horizontal wind tunnel, 622 mm in diameter and 6220 mm in length, using a Pitot tube for pressure readings according to the norm for laboratory assays. Qualitative results are shown as vectors and gradient maps for speed and quantitative results are shown in tables and graphics for characteristic curves.

The master's thesis summarizes the theory of flow measurement by differential pressure sensors, especially by Normalized Orifice, and summarizes theory concerning Averaging Pitot Tube. It is briefly described LabVIEW programming environment and flow measuring track for which the software was developed. The thesis describes creation of concept of program and in particular its final realization. The program provide observing actual events on measuring track, saving data to file, detail analysis of stored data and creation of measurement report. The main objective is to determine the Averaging Pitot Tube coefficient.

A medição de vazão é fundamental para a gestão de processos que envolvem fluidos. Em empresas de saneamento, contabilizar as entradas e saídas de água é essencial para gerir faturamentos e perdas. A vazão pode ser mensurada através de diversos instrumentos com diferentes princípios de aplicação. O Tubo Pitot Cole é capaz de determinar a vazão em tubulações através do diferencial de pressão. Trata-se se um equipamento inventado em 1732 por Henri Pitot para determinar a velocidade, e aperfeiçoado por Eduard Cole, em 1896, permitindo sua aplicação em tubulações. As principais vantagens são o baixo custo e fácil instalação, que pode ocorrer com a tubulação em carga. Em contrapartida, a fragilidade e complexidade das suas peças motivaram este trabalho: a elaboração de um instrumento simples e robusto para medir a vazão. Propõe-se a construção de um protótipo com tomadas de pressão instaladas em faces opostas de um prisma hexagonal e a avalia-se a sua viabilidade na medição de vazão. Os resultados mostraram-se promissores dada a estabilidade e forte correlação linear obtida no coeficiente de calibração. / Flow measurements are essential for processes management that include fluids. In water companies, measuring inlets and outlets of water is essential to manage revenue and water losses. The water flow can be measured through different instruments with different application principles. The Pitot Cole Tube is able to determine flow in pipes through the pressure differential. This device was invented in 1732 by Henri Pitot to determine fluid velocity and it was improved by Eduard Cole in 1896, allowing to apply the instrument in pipes. The main advantages are the low cost and easy installation, that may occur with the pipe under load. However, the fragility and complexity of its pieces motivated this study: the construction of a simple and robust instrument to measure the water flow. It is proposed the construction of a prototype with pressure plugs installed on opposite faces of a hexagonal prism, then evaluation of its effectiveness in water flow measurements. The results were promising given the stability obtained in the calibration coefficient.

A medição de vazão é fundamental para a gestão de processos que envolvem fluidos. Em empresas de saneamento, contabilizar as entradas e saídas de água é essencial para gerir faturamentos e perdas. A vazão pode ser mensurada através de diversos instrumentos com diferentes princípios de aplicação. O Tubo Pitot Cole é capaz de determinar a vazão em tubulações através do diferencial de pressão. Trata-se se um equipamento inventado em 1732 por Henri Pitot para determinar a velocidade, e aperfeiçoado por Eduard Cole, em 1896, permitindo sua aplicação em tubulações. As principais vantagens são o baixo custo e fácil instalação, que pode ocorrer com a tubulação em carga. Em contrapartida, a fragilidade e complexidade das suas peças motivaram este trabalho: a elaboração de um instrumento simples e robusto para medir a vazão. Propõe-se a construção de um protótipo com tomadas de pressão instaladas em faces opostas de um prisma hexagonal e a avalia-se a sua viabilidade na medição de vazão. Os resultados mostraram-se promissores dada a estabilidade e forte correlação linear obtida no coeficiente de calibração. / Flow measurements are essential for processes management that include fluids. In water companies, measuring inlets and outlets of water is essential to manage revenue and water losses. The water flow can be measured through different instruments with different application principles. The Pitot Cole Tube is able to determine flow in pipes through the pressure differential. This device was invented in 1732 by Henri Pitot to determine fluid velocity and it was improved by Eduard Cole in 1896, allowing to apply the instrument in pipes. The main advantages are the low cost and easy installation, that may occur with the pipe under load. However, the fragility and complexity of its pieces motivated this study: the construction of a simple and robust instrument to measure the water flow. It is proposed the construction of a prototype with pressure plugs installed on opposite faces of a hexagonal prism, then evaluation of its effectiveness in water flow measurements. The results were promising given the stability obtained in the calibration coefficient.

Orientador: Edson Del Rio Vieira / Banca: Sérgio Said Mansur / Banca: Marcello Augusto F. de Medeiros / Resumo: Anemômetros de fio quente são sensíveis instrumentos capazes de medir variações de velocidade nos mais diversos tipos de escoamentos, sejam eles gasosos ou líquidos. Um delicado filamento metálico é aquecido por uma corrente elétrica a qual gera calor por efeito Joule e transfere parte dessa energia para o escoamento incidente, sendo esta troca de calor proporcional a velocidade do fluído, definindo assim o princípio básico de funcionamento da anemometria de fio quente. Quando este filamento é montado num circuito tipo ponte de Wheatstone, pode-se relacionar a troca de calor no filamento através da variação de sua resistência elétrica fazendo o uso de circuitos eletrônicos especiais. Este trabalho aborda os conceitos básicos da anemometria de fio quente, seus circuitos de controle principais e seus modos de operação, mostrando diferentes métodos para calibração de sondas de fio quente em escoamentos gasosos, além de apresentar uma metodologia completa para construção de um sistema básico de anemômetro de fio quente de temperatura constante. Dois dispositivos foram construídos e testados sendo avaliados quanto ao seu funcionamento e sua resposta em freqüência. / Abstract: Hot wire anemometers are sensitive instruments capable of measuring fluctuation of speed in many fluid flows, gaseous or liquid. A delicate metallic filament is heated by an electric current (Joule effect) and cooled by incident flow, this heat exchange is proportional of the fluid speed, defining the basic phenomenon of hot-wire anemometry. When this filament is mounted on an arm of Wheatstone bridge, the heat lost by the filament can be related its electric resistance when special electronic circuits are used. This work presents the concepts of hot-wire anemometry, its main control circuits and its operation mode, showing the basic methods for hot wire calibration with gaseous flows, besides presenting a complete methodology for construction of a basic constant temperature hot-wire anemometer system, based on the tests of two experimental circuits which are evaluated by electronic tests and its frequency response. / Mestre

This thesis is an account of various phenomena caused by the interaction of the motion of electrically conducting fluids with magnetic fields. Such phenomena, the study of which is usually known as Magnetohydrodynamics (MHD), occur on a galactic, planetary or laboratory length scale; however in this thesis we concentrate on those phenomena which can be reproduced in the laboratory. In chapter 2 we study the laminar flow of uniformly conducting, incompressible fluids in rectangular ducts under the action of transverse magnetic fields. We begin by proving that when the duct has a constant cross-section the solution is unique and then analyse theoretically some of the curious effects on the flow of the duct's walls being electrically conducting. We find close agreement between the results of these theories and the experiments of Alty (1966) and Baylis (1966). We then analyse the flow in ducts with varying cross-sections. In chapter 3 we analyse some of the curious flows and current streamline patterns produced by placing electrodes on the non-conducting walls of a container, filled with a conducting fluid, and passing electric currents between the electrodes in the presence of a strong magnetic field. In chapter 4 we analyse some of the theoretical limitations on the use of Pitot tubes and electric potential (e.p.) probes in MHD flows, and provide some estimates of the errors to be expected. In chapter 5 we analyse the stability of parallel flows in parallel magnetic fields and also some aspects of the stability of the flows analysed in chapters 2 and 3. In chapters 6, 7 and 8 we describe our experimental apparatus, the experiments to investigate directly some of the flows analysed theoretically in chapters 2 and 3 by means of Pitot and e.p. probes, and experiments to measure the MHD errors inherent in the use of these probes. We concluded that the curious phenomena predicted actually exist. We also learnt much about the use of Pitot and e.p. probes, especially as some of the experimental results were as predicted in chapter 4.

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Aerodynamic measurements were taken over models of the Boeing 777 high fidelity isolated landing gear in the 6- by 6-foot Virginia Tech Stability Wind Tunnel (VT-SWT) at a free-stream Mach number of 0.16. Noise control devices (NCD) were developed at Virginia Tech [9] to reduce noise by shielding gear components, reducing wake interactions and by streamlining the flow around certain landing gear components. Aerodynamic measurements were performed to understand the flow over the landing gear and also changes in the flow between "Baseline" and "NCD" configurations (without and with Noise Control Devices respectively). Hot-film, Pitot-static measurements and flow visualization using tufts were performed over an isolated 26% scale-model high fidelity landing gear for the "Baseline" and "NCD" configurations. Contours of turbulence intensity, normalized wake velocity and normalized total pressure loss for both configurations are compared. The "Baseline" configuration was also compared with the NASA Ames study conducted by Horne et al [7]. Hot-film measurements are also compared to Microphone Phased Array results which were acquired at Virginia Tech by Ravetta [8]. A novel technique for processing hot-film measurements by breaking turbulence into octave bands as acoustic measurements is presented. Particle Image Velocimetry (PIV) measurements were taken at six different locations over the 13% scale-model landing gear with no door and at a truck angle of zero degrees. Results are compared to PIV measurements taken over the wheels of a four-wheel landing gear by Lazos [10-12]. PIV results such as average velocity contours and vectors, streamlines and instantaneous velocity contours and vectors are presented. Results presented from PIV and flow visualization are in good agreement with results from Lazos [10-12]. / Master of Science