PHASE DOPPLER ANEMOMETRY

Apresentação em tema: "PHASE DOPPLER ANEMOMETRY"— Transcrição da apresentação:

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

5 A Óptica do Processo Refracção de 1ª Ordem Reflexão Domina
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 Medição de Diâmetro Sinal de Doppler R f
Imagem Refractada dos Espaçamento das Frinjas, Srefr Espaçamento dos Foto-Detectores, s’ Diâmetro de Gota, d Índice de Refracção da Partícula Comp. Onda do Laser Ângulo entre os Raios (5 a 8 º)

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 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
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 3 FOTO-DETECTORES

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

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
Frinjas Produzidas Por Partícula Esférica Frinjas Produzidas Por Partícula Irregular Se Diferença de Fase Entre C e D  Partícula Irregular

20 Esquema de Montagem Lente Convergente Lente Divisora Laser V.C.
Foto-detectores 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 m Altas Resoluções Temporais 0.6 s Altas Densidades 106 cm3

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