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Túnel Hidrocinemático – Aplicação do Sistema S-PIV-3D – Velocimetria Estereoscópica de Partículas

DOI: http://dx.doi.org/10.15552/2236-0158/abenge.v29n2p3-13

http://www.abenge.org.br/revista/index.php/abenge/index 

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Marcos R. Szeliga1 & Woodrow N. L. Roma2

 

Resumo: A velocimetria por imagem de partículas – “Particle Image Velocimetry” (PIV) – é uma técnica recente de medições em escoamentos realizada por meio de uma metodologia não intrusiva. Com base na técnica PIV foi desenvolvido o Sistema S-PIV-3D, no qual foram utilizados princípios semelhantes aos sistemas convencionais com a inclusão de algumas características exclusivas, como o método óptico de aquisição de imagens e o processo de calibragem do sistema de coordenadas levando à obtenção de dados tridimensionais com o uso de uma única câmera convencional. Os resultados consistem na obtenção de campos de velocidades tridimensionais com produção de gráficos interativos, imagens e ferramentas de visualização. Com esses resultados, o sistema viabilizou a aplicação da técnica em laboratórios didáticos. Foi desenvolvido um software específico e um protótipo com características de adaptação às mais diversas situações de medição, especialmente aquelas que envolvem a demonstração do comportamento cinemático do escoamento na interação com modelos sólidos, como exemplo, contornos comuns em estudos hidráulicos, tais como cilindros, orifícios, comportas, soleiras, vertedouros e outros. Para aplicação em laboratórios didáticos foi desenvolvido o túnel hidrocinemático, equipamento que consiste numa bancada de ensaios com produção de escoamento controlado e proporciona condições para estudos e visualização das características dos escoamentos com a aplicação do Sistema S-PIV-3D. Este trabalho, pela descrição deste sistema, vem demonstrar a possibilidade de implantação de ferramentas avançadas em laboratórios didáticos por meio de desenvolvimento próprio e de baixo custo.

Palavras-chave: diagnóstico do escoamento, métodos ópticos de medição, PIV, velocimetria por imagens de partículas, visão computacional

 

Abstract: The Particle Image Velocimetry - PIV - is a recent technique for flow measurements through a non-intrusive methodology. The S-PIV-3D System was developed based on the PIV technique. In this system, similar principles to conventional systems were used with the addition of exclusive features, such as the optical method of image acquisition and the calibration process of the coordinate system leading to the obtainment of three-dimensional data using a single conventional camera. The results consist on three-dimensional velocity fields with production of interactive graphics, images and visualization tools. With these results the system enabled the application of the technique in didactics laboratories. A specific software was developed and a prototype with adaptation characteristics to a variety of measurement situations, especially those involving the demonstration of the kinematic behavior of the flow and its interaction with solid models, for example, common hydraulic studies, such as flow through cylinders, holes, bottom gates, sills, spillways and others. For application in didactic laboratory was developed the water kinematic tunnel. The equipment consists on an apparatus with flow production and provides controlled conditions for studies and visualization of the flow features with the application of the S-PIV-3D system. This work, by describing this system, demonstrates the possibility of deployment of advanced tools in didactics laboratories through self-development and low cost.

Key words: computational vision, flow diagnosis, optical methods of measurement, PIV – Particle Image Velocimetry

 

1 Professor Adjunto – Doutor – Universidade Estadual de Ponta Grossa – Av. General Carlos Cavalcanti, 4748 - CEP 84030-900 – Ponta Grossa - PR – Fone 42 32203074 – marcosrs@uepg.br
2 Prof. Titular – Doutor – Universidade de São Paulo – Escola de Engenharia de São Carlos – Av. Trabalhador São-carlense, 400, CEP 13566-590 - São Carlos – SP – Fone 16 33739518 – woodrow@sc.usp.br

 

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