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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 Intrusivo Simples Montagem Amplamente Estudado. Principais Limitações do Phase Doppler. - PowerPoint PPT Presentation
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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 Intrusivo
• Simples Montagem
• Amplamente Estudado
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
Princípios de Funcionamento
2 Raios de LuzPropagação por Ondas Electromagnéticas
Desfasamento Igual a Zona Escura
Desfasamento Diferente de Zona Clara
Frinjas
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
A Óptica do Processo - Cont.
Espelho Convexo
Lupa
Modo Dominante: REFLEXÃO
Modo Dominante: REFRACÇÃO
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
Medição de Diâmetro
Sinal de Doppler
Imagem Refractada dos Espaçamento das
Frinjas, Srefr
Diâmetro de Gota, d
Espaçamento dos Foto-Detectores, s’
fR
)sin(2
fd
R
d
m
ms
)sin(2
4)1('2
Comp. Onda do Laser
Ângulo entre os Raios (5 a 8 º)
Índice de Refracção da Partícula
Relação Diâmetro Desfasamento
Gota Pequena Grande Curvatura da “Lente”
Lupa Forte Grande Espaçamento entre Frinjas Projectadas
Pequeno Desfasamento Entre Foto-Detectores
Relação Diâmetro Desfasamento
Gota Grande Pequena Curvatura da “Lente”
Lupa Fraca Pequeno Espaçamento entre Frinjas Projectadas
Maior Desfasamento Entre Foto-Detectores
Perigos da Indefinição do Ângulo de “Refracção”
- Erros de Medição
- Perda de Linearidade na Relação Desfasamento vs Diâmetro
Desfasamento de Frinja Escura
Consequências na Perda de Linearidade da Relação
Fase vs Diâmetro
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...
Estratégias para Eliminação das
Principais Limitações do Método Ambiguidade de Fase
3 FOTO-DETECTORES
Ex: Gota Grandet=t
Foto-Det A - 0
Foto-Det C - 1
= 2+t=0
Foto-Det A - 1
Foto-Det C - 0
= 0
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 =
t1 +t2
Estratégias para Eliminação das
Principais Limitações do Método Ambiguidade de Fase
= 2+ Gota Pequena
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
Estratégias para Eliminação das Principais Limitações do Método
Não Esfericidade da Partícula
SOLUÇÃO:
4 FOTO-DETECTORES
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
Esquema de Montagem
Laser
V.C.
P.C. Conversor
Lente ConvergenteLente Divisora
Foto-detectores
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
Aparência do “output” de Resultados
PHASE DOPPLER ANEMOMETRY
Principais Aplicações
Indústria AutomóvelIndústria Aeronáutica
Estudo de Injectores e “Sprays”
Método de Visualização de Escoamentos
Adição de Partículas
PHASE DOPPLER ANEMOMETRY
Bibliografia
D.F.G. Durão., M.V. Heitor, J.H. Whitelaw and P.O. Witze: “Combusting Flow Diagnostics”.
Sites: www.kenelec.com.auwww.tsi.comnctn.hq.nasa.govwww.photonics.comwww.jlb.caltech.eduwww.eng.warwick.ac.ukho.seas.ucla.edu
PHASE DOPPLER ANEMOMETRY
PHASE DOPPLER ANEMOMETRY
FIM
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