Medidas de turbulência em túnel de vento de camada limite utilizando Tomo-PIV com alta taxa de repetição

• Processo: 10/06536-1
• Modalidade de apoio: Bolsas no Exterior - Pesquisa
• Vigência (Início): 06 de setembro de 2010
• Vigência (Término): 05 de setembro de 2011
• Área do conhecimento: Engenharias - Engenharia Mecânica - Fenômenos de Transportes
• Pesquisador responsável: Ana Cristina Avelar
• Beneficiário: Ana Cristina Avelar
• Pesquisador Anfitrião: Michel Stanislas
• Instituição Sede: Instituto de Aeronáutica e Espaço (IAE). Departamento de Ciência e Tecnologia Aeroespacial (DCTA). Ministério da Defesa (Brasil). São José dos Campos , SP, Brasil
• Local de pesquisa: Université Lille 1 - Sciences et Technologies, França
• Assunto(s): Turbulência Velocimetria laser
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Camada Limite turbulenta | Tomo PIV com alta taxa de repetição | Túnel de vento de camada limite | turbulência | velocimetria por imagem de partículas | Turbulência

Resumo

A maioria dos escoamentos, de interesse acadêmico e que são representativos de problemas industriais, revelam a existência de estruturas tridimensionais não estacionárias. Embora a Dinâmica dos Fluidos Computacional tenha atingido um progresso substancial nas últimas décadas, a análise experimental destes escoamentos complexos continua sendo essencial para o entendimento físico e para a investigação de problemas industriais. Até a década de 90, estudos experimentais eram baseados principalmente em métodos pontuais como anemometria de fio-quente (HWA), Velocimetria a laser doppler (LDV) ou tomadas de pressão. Embora estes métodos ainda sejam essenciais para uma descrição estatística dos escoamentos, não são adequados para fornecer informações instantâneas da estrutura espacial de escoamentos turbulentos. A partir de 1985, com o advento de diagnósticos ópticos bidimensionais como Velocimetria por Imagem de Partículas (PIV), tem sido possível a realização de medidas de velocidade instantâneas num plano do escoamento. A técnica PIV tem modificado significativamente a descrição dos escoamentos turbulentos e em particular tem ilustrado o papel essencial de estruturas transientes na organização da turbulência. O objetivo deste projeto é a participação, por um ano, do grupo de pesquisa em turbulência utilizando PIV do Laboratoire de Mécanique de Lille (LML), França, para um estudo experimental tridimensional do escoamento de camada limite turbulenta, na região próxima à parede, visando à obtenção de informações com resolução temporal e espacial. Três componentes de velocidade serão medidos, utilizando-se a técnica de PIV tomográfico (Tomo-PIV). Esta abordagem, recentemente desenvolvida, é baseada em visões simultâneas das partículas iluminadas, obtidas através de câmeras digitais posicionadas ao longo de várias direções, ângulos, de observação. Um algoritmo tomográfico é utilizado para reconstruir um campo tridimensional de partículas a partir de imagens individuais. A distribuição da intensidade luminosa tridimensional é discretizada sobre uma série de unidades de volumes e finalmente analisada através de correlação tridimensional, resultando num campo tridimensional instantâneo de vetores velocidade sobre o volume de medida. Um sistema PIV com alta taxa de repetição, com seis câmeras de alta velocidade, será utilizado na execução do experimento proposto no presente projeto de pesquisa. Este experimento será realizado no túnel de vento de camada limite do LML, especialmente projetado para a utilização de métodos ópticos de medida de escoamento. Devido à alta complexidade, o tempo estimado para a realização deste experimento, considerando-se também as fases de pré-processamento, processamento, pós-processamento e análise dos resultados, é de um ano. Uma vez que um sistema PIV com alta taxa de repetição foi recentemente adquirido pelo Instituto de Aeronáutica e Espaço (IAE), este projeto de pesquisa de pós-doutorado trará uma contribuição significativa para atividades de pesquisa planejadas no instituto. A experiência que será adquirida no exterior proporcionará uma utilização mais efetiva do sistema PIV recentemente adquirido. (AU)