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PHASE DOPPLER ANEMOMETRY Por: Nuno Serra. Principais Vantagens do Phase Doppler Medição Simultânea de Dimensão e Velocidade de Partículas; Método não.

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

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

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

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

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 - Erros de Medição - Perda de Linearidade na Relação Desfasamento vs Diâmetro Desfasamento de Frinja Escura

12 Consequências na Perda de Linearidade da Relação Fase vs Diâmetro

13 Estratégias para Eliminação das Principais Limitações do Método Ambiguidade 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 Estratégias para Eliminação das Principais Limitações do Método Ambiguidade de Fase 3 FOTO-DETECTORES Ex: Gota Grande t= t Foto-Det A - 0 Foto-Det C - 1 = 2 + t=0 Foto-Det A - 1 Foto-Det C - 0 = 0

15 Estratégias para Eliminação das Principais Limitações do Método Ambiguidade de Fase t=0 Foto-Det A - 1 Foto-Det B - 0 Foto-Det C - 0 t= t 2 Foto-Det A - 0 Foto-Det B - 1 Foto-Det C - 1 t= t 1 Foto-Det A - 1 Foto-Det B - 1 Foto-Det C - 0 t = t 1 + t 2

16 Estratégias para Eliminação das Principais Limitações do Método Ambiguidade de Fase = 2 + Gota Pequena

17 Estratégias para Eliminação das Principais Limitações do Método Não 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 Método Não Esfericidade da Partícula SOLUÇÃO: 4 FOTO-DETECTORES

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

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

21 Principais Características Ampla Gama de Medição de Velocidades Até 300 m/s Ampla Gama de Medição de Diâmetros 0.5 a m Altas Resoluções Temporais 0.6 s Altas Densidades 10 6 cm 3

22 Aparência do output de Resultados

23 Principais Aplicações Indústria Automóvel Indústria Aeronáutica 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: nctn.hq.nasa.gov ho.seas.ucla.edu

25 PHASE DOPPLER ANEMOMETRY FIM


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