[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.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:puc-rio.br/oai:MAXWELL.puc-rio.br:11546 |
| Date | 15 April 2008 |
| Creators | PAULO HENRIQUE DA SILVA ANICETO |
| Contributors | LUIS FERNANDO ALZUGUIR AZEVEDO |
| Publisher | MAXWELL |
| Source Sets | PUC Rio |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | TEXTO |
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