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PHASE DOPPLER ANEMOMETRY

PHASE DOPPLER ANEMOMETRY. Por: Nuno Serra. Principais Vantagens do Phase Doppler. Medição Simultânea de Dimensão e Velocidade de Partículas; Método não Intrusivo Simples Montagem Amplamente Estudado. Principais Limitações do Phase Doppler.

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PHASE DOPPLER ANEMOMETRY

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Presentation Transcript

  1. PHASE DOPPLER ANEMOMETRY Por: Nuno Serra

  2. Principais Vantagens do Phase Doppler • Medição Simultânea de Dimensão e Velocidade de Partículas; • Método não Intrusivo • Simples Montagem • Amplamente Estudado

  3. Principais Limitações do Phase Doppler • Necessita de Partículas (quase) Perfeitamente Esféricas - Todas as Deduções dependem da Esfericidade das Partículas • Ambiguidade de Fase • Cuidados na Escolha do Ângulo de Refracção de Luz

  4. Frinjas Desfasamento Igual a   Zona Escura Desfasamento Diferente de   Zona Clara Princípios de Funcionamento Propagação por Ondas Electromagnéticas 2 Raios de Luz

  5. A Óptica do Processo Refracção de 1ª Ordem Reflexão Domina Refracção de 1ª Ordem Refracção de 2ª Ordem Refracção >> Reflexão Refracção de 2ª Ordem Difracção Luz Incidente Refracção de 3ª Ordem Reflexão

  6. A Óptica do Processo - Cont. Modo Dominante: REFLEXÃO Espelho Convexo Modo Dominante: REFRACÇÃO Lupa

  7. A Óptica do Processo - Cont.EXEMPLOS • Refracção Dominante - Forward Scatter • Ex: Gotas em Gases • Reflexão Dominante - Backscatter • Ex: Bolhas de Gases em Líquidos e Partículas Sólidas

  8. Índice de Refracção da Partícula Comp. Onda do Laser Ângulo entre os Raios (5 a 8 º) Medição de Diâmetro Sinal de Doppler R f Imagem Refractada dos Espaçamento das Frinjas, Srefr Espaçamento dos Foto-Detectores, s’ Diâmetro de Gota, d

  9. Relação Diâmetro Desfasamento Gota Pequena  Grande Curvatura da “Lente” Lupa Forte  Grande Espaçamento entre Frinjas Projectadas Pequeno Desfasamento Entre Foto-Detectores

  10. Relação Diâmetro Desfasamento Gota Grande  Pequena Curvatura da “Lente” Lupa Fraca  Pequeno Espaçamento entre Frinjas Projectadas Maior Desfasamento Entre Foto-Detectores

  11. Perigos da Indefinição do Ângulo de “Refracção” Desfasamento de   Frinja Escura - Erros de Medição - Perda de Linearidade na Relação Desfasamento vs Diâmetro

  12. Consequências na Perda de Linearidade da Relação Fase vs Diâmetro

  13. Estratégias para Eliminação das Principais Limitações do MétodoAmbiguidade de Fase O Que é? Partícula Grande, com Tamanho tal que Excita Foto-Detector 2 com um Desfasamento de 2+ Comportamento Igual a Partícula Pequena que provoque um Desfasamento de  SOLUÇÃO...

  14. t=0 t=t = 0 = 2+ Foto-Det A - 1 Foto-Det C - 0 Foto-Det A - 0 Foto-Det C - 1 Estratégias para Eliminação das Principais Limitações do MétodoAmbiguidade de Fase Ex: Gota Grande 3 FOTO-DETECTORES

  15. Estratégias para Eliminação das Principais Limitações do MétodoAmbiguidade de Fase t=0 t=t1 t=t2 Foto-Det A - 1 Foto-Det B - 0 Foto-Det C - 0 Foto-Det A - 1 Foto-Det B - 1 Foto-Det C - 0 Foto-Det A - 0 Foto-Det B - 1 Foto-Det C - 1  t = t1 +t2

  16. = 2+  Gota Pequena Estratégias para Eliminação das Principais Limitações do MétodoAmbiguidade de Fase

  17. Estratégias para Eliminação das Principais Limitações do MétodoNão Esfericidade da Partícula Bolhas e Gotas Tensões de Corte Grandes  Forma Elipsoidal  ERROS Partículas Sólidas Superfície Irregular  ERROS

  18. Estratégias para Eliminação das Principais Limitações do MétodoNão Esfericidade da Partícula SOLUÇÃO: 4 FOTO-DETECTORES

  19. Frinjas Produzidas Por Partícula Esférica Frinjas Produzidas Por Partícula Irregular Se Diferença de Fase Entre C e D  Partícula Irregular Estratégias para Eliminação das Principais Limitações do MétodoNão Esfericidade da Partícula

  20. Lente Convergente Lente Divisora Foto-detectores Esquema de Montagem Laser V.C. Conversor P.C.

  21. Principais Características Ampla Gama de Medição de Velocidades Até 300 m/s Ampla Gama de Medição de Diâmetros 0.5 a 10.000 m Altas Resoluções Temporais 0.6 s Altas Densidades 106 cm3

  22. Aparência do “output” de Resultados

  23. Indústria Automóvel Indústria Aeronáutica Principais Aplicações Estudo de Injectores e “Sprays” Método de Visualização de Escoamentos Adição de Partículas

  24. Bibliografia • D.F.G. Durão., M.V. Heitor, J.H. Whitelaw and P.O. Witze: “Combusting Flow Diagnostics”. • Sites: • www.kenelec.com.au • www.tsi.com • nctn.hq.nasa.gov • www.photonics.com • www.jlb.caltech.edu • www.eng.warwick.ac.uk • ho.seas.ucla.edu

  25. PHASE DOPPLER ANEMOMETRY FIM

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