jaime vogado piv particle image velocimetry velocimetria por imagem de partículas
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Jaime Vogado
PIVParticle Image Velocimetry
Velocimetria por imagem de partículas
Apresentação
•Definição
•Princípio de Funcionamento
•Historial
•Características
•Vantagens/Desvantagens
•Metodologia
•Equipamento
•Valores típicos
• Resolução espacial e gama de velocidades
• PIV tridimensional
•Referências
Jaime Vogado
DefiniçãoTecnologia de medição de velocidade.
Fornece Campos globais de velocidades instantâneas através da medição do deslocamento de partículas no seio do fluido.
Fonte:Dantec Corp.Jaime Vogado
Princípio de Funcionamento
Fonte:Dantec Corp.Jaime Vogado
Laser
Volume de medição
Área Alvo
Lente cilíndrica
Escoamento com partículas
Imagem do impulso 1
Imagem do impulso 2Correlação
Folha de laser
Dados
CCD
Historial
•1930 Informação quantitativa de velocidade através de fotografias de traços de partículas
• 1977 LSV Laser Speckle Velocimetry - análise de franjas de Young
•PIV
•Análise por correlação cruzada espacial
•Digital PIV
•PIV estereoscópico
Jaime Vogado Fonte:Dantec Corp.
Características
Jaime Vogado
•Não intrusiva
•Gama de velocidades: zero a supersónico
•Mapas de vectores velocidade instantânea
•tridimensional PIV estereoscópico
Outros métodos (LDA,...)• Medições pontuais• Atravessamento do
escoamento• Morosos• Escoamentos turbulentos -
estatística
PIV
• Campo completo
• Não intrusiva • Campo de velocidades
instantâneas
z
Vantagens
Jaime Vogado Fonte:Dantec Corp.
• Necessita de partículas específicas
• Não considera a curvatura da trajectória de uma partícula Δt pequenos
• Grande exigência computacional:
768 X 576 pixels a 8 bit 840 Kb fluxo de dados 21 Mb/s
Desvantagens
D X t t u X t t dt
t
t
( ; , ) ( ),
X ti ( )2
X ti ( )1
D
Trajectória da partícula
u X t( , )
v ti ( )
Jaime Vogado Fonte:Dantec Corp.
Metodologia
Fonte: Sousa (1997)Jaime Vogado
Metodologia
Correlação Cruzada
Jaime Vogado Fonte:Dantec Corp.
Jaime Vogado
Equipamento
Laser pulsado Argon-ion
Partículas
Sistema de lentes Folha de Laser
Câmara CCD
Processador PIV e Flow Manager
Sincronismo Aquisição de dados
Fonte:Dantec Corp.
Fonte:Dantec Corp.Jaime Vogado
Dimensões Típicas
Partículas:
escoamentos gasosos
•gotículas de óleo, leite... 1m a 5m
escoamentos líquidos
•poliestireno, esferas de vidro... 5m a 100m
•outras que sigam o escoamento
Densidade:
10 a 25 imagens de partículas por janela
Resolução espacial e gama de velocidades
Fonte:Dantec Corp.Jaime Vogado
Premissas:
•As partículas seguem perfeitamente o escoamento
•As partículas estão distribuídas uniformemente
PIV tridimensional
A terceira componente:
•Invisível em PIV “normal”
•Pode ser obtida usando 2 câmaras em arranjo estereoscópico
45° 45°
Deslocamentoreal
DeslocamentoVisto da esquerda
DeslocamentoVisto da direita
Plano focal:Centro daFolha de luz
CâmeraEsquerda
CâmeraDireita
Jaime Vogado Fonte:Dantec Corp.
PIV tridimensional
Jaime Vogado Fonte:Dantec Corp.
Valores resultantes
Área de sobreposição com a janela de amostragem
Mapa de vectores 2D esquerdo Mapa de vectores 2D direito
PIV tridimensional
Jaime Vogado Fonte:Dantec Corp.
PIV tridimensionalcalibração
Jaime Vogado Fonte:Dantec Corp.
PIV tridimensional
Jaime Vogado Fonte:Dantec Corp.
PIV tridimensionalAvaliação
Jaime Vogado Fonte:Dantec Corp.
Jaime Vogado
Referências• www.dantecmt.com
• Sousa, J.M.M., Implementação computacional de um sistema de “PIV” digital, 1997
• Freek, C. et al, On the accuracy of a MJPEG-based digital image compression PIV-system, 1999
• Willert, C. The Interaction of Modulated Vortex Pairs with a Free Surface, University of California, San Diego, 1992