[pt] Este trabalho apresenta uma investigação experimental do escoamento induzido pela interação entre uma pluma de bolhas e um escoamento cruzado oscilatório. Condições de escoamento similares podem ser encontrados em processos de aeração artificial utilizados na mitigação da poluição nos rios e na representação de vazamento de gás natural no fundo dos oceanos. No presente trabalho, ondas superficiais controladas foram inseridas em um canal de água para gerar oscilações na corrente do escoamento cruzado. As ondas foram geradas a partir de uma placa móvel na superfície da água e determinadas condições de escoamento instável foram selecionadas para a investigação. O ar foi injetado pelo fundo do canal para formar a pluma de bolhas. A técnica Particle Image Velocimetry (PIV) foi empregada para medir a velocidade do escoamento. Antes da estimativa da velocidade, as imagens foram pré-processadas aplicando-se rotinas desenvolvidas no Matlab a fim de distinguir as partículas traçadoras das bolhas de ar e criar máscaras dinâmicas para as imagens do sistema PIV. Assim, o campo vetorial de velocidade foi estimado utilizando algoritmos padrão do PIV. Além disso, as propriedades das bolhas, como tamanho e velocidade, também foram estimadas a partir das imagens adquiridas. Finalmente, foi analisada a interação entre a pluma de bolhas com o escoamento cruzado instável. / [en] This work presents an experimental investigation of the flow field induced by the interaction between a bubble plume and an oscillating cross flow. Similar flow conditions can be found in artificial aeration processes used for mitigation of pollution contamination in rivers and submarine outfalls in coastal areas. The mixing zone is highly dependent of the flow field near the plume hence the efficiency of aeration processes. In the present work, controlled surface waves were introduced to generate oscillations in streamwise and wall normal components of the cross flow. The waves were excited with a moving paddle and unsteady flow conditions were selected for the investigation. Air was injected in the bottom wall of the water channel to form the bubble plume. Particle Image Velocimetry (PIV) techniques were employed to measure the velocity flow field. Prior to velocity estimation, images were pre-processed using Matlab routines in order to distinguish tracer particles from air bubbles and to create a dynamic mask for the PIV images. Thus, the velocity vector field was estimated using standard PIV algorithms. In addition, properties of the bubbles, such as size and velocity, were also estimated from the acquired images. Finally, the interaction between the bubble plume with the unsteady cross flow was analyzed.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:puc-rio.br/oai:MAXWELL.puc-rio.br:30692 |
| Date | 26 July 2017 |
| Creators | PHILLYPE DE LIMA MASSARI |
| Contributors | IGOR BRAGA DE PAULA, IGOR BRAGA DE PAULA |
| Publisher | MAXWELL |
| Source Sets | PUC Rio |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | TEXTO |
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