Medidas óticas de velocidade: PIV (Particle Image Velocimetry) André V. G. Cavalieri.
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Medidas óticas de velocidade:PIV (Particle Image Velocimetry)André V. G. Cavalieri
Princípio da medidaFoto 1: t = t0 Foto 2: t = t0+Δt
u = Δx/Δt v = Δy/Δt (Δt→0)
Princípio da medidaFoto 1, t = t0
Princípio da medidaFoto 2, t = t0+Δt
Princípio da medidaFoto 2, t = t0+Δt
Como determinar Δx e Δy entre a foto 1 e a foto 2?
Função de correlação
Suponha: f(x) representa sistema a
t=t0 g(x) representa sistema a
t=t0+Δt Deslocamento de f(x) a
g(x) = Δx V = Δx/Δt Como determinar Δx?
Função de correlação
Função de correlação
Função de correlação
Função de correlação
Função de correlação
Função de correlação bidimensional
Função de correlação bidimensional
≈0
Função de correlação bidimensional
Função de correlação bidimensional
Correlação em imagens PIVFoto 1: t = t0 Foto 2: t = t0+Δt
1 – Divisão da foto em “janelas” 2 – Janela (i,j): pico da correlação 2D = (Δx,Δy)i,j médio das partículas na janela3 – * (1/Δt) = (u,v)i,j médio das partículas na janela
Correlação em imagens PIVFoto 1: t = t0
Janelas pequenas: maior resolução espacial Maior número de vetores Menos problemas em
regiões de gradiente alto Mas: menos partículas
para cálculo de correlação
PIV rápidoFoto 1: t = t0
Câmeras de alta velocidade: obtenção de u(x,y,t), v(x,y,t)
Alto custo: Sistema de medida
(câmera, laser) Informática
(armazenamento, cálculo de correlação)
Trabalho!
PIV estereoscópico Duas câmeras: obtenção
das três componentes do vetor velocidade
Alto custo: 2 x câmera 2 x Informática (2 x
armazenamento, 2 x cálculo de correlação)
n x Trabalho! (alinhamento sistemas óticos, calibração)
PIV estereoscópicoBola entrando no gol
PIV estereoscópicoBola se move lateralmente
PIV estereoscópicoFlutuações da velocidade normal ao plano laser
PIV tomográficoMais de 2 câmeras + volume laser: medidas em um volume
PIV tomográficoMais de 2 câmeras + volume laser: medidas em um volume
Violato & Scarano, Physics of Fluids 2012
Vantagens/desvantagens do PIV Medição instantânea de um plano de
velocidades Medida não-intrusiva
Aeroacústica: sem sonda no escoamento Mas: partículas adicionadas ao ar
Problemas: Custo Segurança Particulado: “arte”
Vantagens/desvantagens do PIV
Cuidado!Figuras bonitas x análise dos fenômenos?