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[en] PARTICLE IMAGE VELOCIMETRY SYSTEM / [pt] SISTEMAS DE VELOCIMETRIA POR IMAGENS DE PARTÍCULASJORGE 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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Bases hidrodinâmicas para processos de transferência de gases em colunas com difusores / Hidrodynamics basis to gases transfer process in columns with diffusersSalla, 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 fluidsSousa, 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-scaleSousa, 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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Análise Comparativa da Medição de Vazão em Flare Por Tecnologia Ótica e Pitometria Utilizando Túnel de VentoSILVA, F. C. 25 July 2012 (has links)
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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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Bases hidrodinâmicas para processos de transferência de gases em colunas com difusores / Hidrodynamics basis to gases transfer process in columns with diffusersMarcio 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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Dependência angular de uma ressonância de transparência induzida eletromagneticamente: aplicação à velocimetria de átomos friosSANTOS, Fredson Braz Matos dos January 2005 (has links)
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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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[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 LAMINAROMAR 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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[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 INCIDENTEJULIANA 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] DEVELOPMENT OF TECHNIQUE BASED ON FLUORESCENCE TO MEASURE TWOPHASE SLUG FLOW / [pt] DESENVOLVIMENTO DE TÉCNICA BASEADA EM FLUORESCÊNCIA PARA MEDIÇÃO DE ESCOAMENTO BIFÁSICO EM REGIME DE GOLFADAPAULO HENRIQUE DA SILVA ANICETO 15 April 2008 (has links)
[pt] Neste trabalho é apresentada a implementação e aplicação de
uma técnica
experimental ótica, já descrita na literatura, para a
medição instantânea do
campo de velocidades gerado em escoamento bifásico líquido-
gás. O trabalho
concentrou-se no regime de escoamento em golfadas. Água e
ar foram utilizados
como fluidos de trabalho nos testes. A técnica implementada
combina
Velocimetria por Imagem de Partículas (PIV - Particle Image
Velocimetry), com
Fluorescência Induzida por Laser (LIF - Laser Induced
Fluorescence) e
Iluminação Pulsada de Fundo (PST - Pulsed Shadow
Technique), o que permite
determinar simultaneamente o campo instantâneo de
velocidade na água gerado
pela passagem da bolha de ar, assim como a forma e
velocidade da bolha.
Processamento digital de imagens foi utilizado para extrair
as informações sobre
o campo de velocidade do líquido e as características da
bolha. A técnica
implementada foi aplicada no escoamento gerado pela
passagem de uma bolha
de gás em uma coluna de líquido estagnado. A técnica PIV
foi utilizada para
determinar o campo de velocidades na fase líquida
iluminando-se o escoamento
com um plano de luz laser pulsada. O uso de partículas
fluorescentes em
conjunto com filtros óticos posicionados em frente a uma
câmera digital
permitiram suprimir a reflexão intensa proveniente das
interfaces líquido-gás e
das paredes do tubo. Entretanto, esta técnica não é capaz
de determinar a exata
posição da interface líquido-gás. O uso da iluminação
pulsada de fundo
proveniente de um painel de LED`s permite a visualização da
interface gáslíquido
com boa definição. Uma única câmera digital posicionada
ortogonalmente
ao plano de luz laser e em oposição ao painel de LED`s foi
usada para o registro
das imagens. Os resultados obtidos revelaram com excelente
resolução os
detalhes do escoamento na esteira, filme na parede e nariz
de uma bolha
ascendente, comprovando a eficácia da técnica implementada. / [en] This work presents the implementation of a non-intrusive
optical technique
for measuring the hydrodynamic characteristics of liquid-
gas, two-phase flows.
The work was limited to the study of air-water slug flows.
The technique
implemented, already described in the literature, combines
Particle Image
Velocimetry - PIV, Laser Induced Fluorescence - LIF, and
pulsed background
illumination, known as Pulsed Shadow Technique - PST. The
combination of
these techniques allows the simultaneous measurement of the
instantaneous
flow field generated in the liquid by the passage of the
air bubble, together with
the shape and velocity of the bubble. The technique was
employed in the study of
an air bubble rising in a stagnant liquid layer. The PIV
technique was employed in
the determination of the instantaneous flow field in the
liquid using fluorescent
particles illuminated by a pulsed laser sheet. An optical
high-pass filter was used
to block the light scattered by the air-water interfaces
and by the pipe walls,
allowing the digital camera employed to only capture the
particle positions. A LED
panel furnished back illumination at a wave length that
passed through the
high-pass filter and allowed an accurate determination of
the bubble shape. A
digital image processing procedure was employed to
determine the bubble
shape, velocity and liquid flow field. The results obtained
revealed, with excellent
resolution, the details of the liquid flow at the wake,
wall film and nose of the
rising bubble, thereby attesting to the quality of the
technique implemented.
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