تصور حقل التدفق حول خط أنابيب تهتز داخل ثقب التوازن

هذا البروتوكول التجريبي هو تصور حقول تدفق التفاصيل وحصة الحدود القريبة في الضغوط العادية داخل ثقب التوازن الناجم عن خط أنابيب تهتز القسري. وتتمثل الميزة الرئيسية لتقنية القياس هذه في قدرتها على الحصول في نفس الوقت على ديناميات خطوط الأنابيب، وحقول التدفق، وضغوط تدفق الحدود القريبة بدقة عالية. باستخدام هذه التقنية، يمكن إجراء المزيد من الدراسات المتعمقة لحقل التدفق ثنائي الأبعاد في بيئة معقدة لفهم أفضل لآلية البحث.

تجري التجربة في فلوم طوله 11 متراً. المقطع العرضي مربع بطول جانبي 0.6 متر. توفر هذه الرؤية التخطيطية للفلايم تفاصيل إضافية بما في ذلك موقع نموذج قاع البحر القابل للتآكل.

مستوى المياه هو 0.4 متر فوق قاع البحر. في نموذج قاع البحر، استخدم الرمال المتوسطة الموزعة بشكل موحد التي تم ضغطها وتسوية. يكون هيكل لنظام الاهتزاز في مكان أكثر من فلوم.

هذا يتكون من إطار ثابت مؤمن على القضبان العليا من المفلا. الإطار الثابت لديه قطب قابل للتحرك الذي يدعم إطار الألومنيوم. الألومنيوم دعم الإطار يحمل نموذج خط أنابيب فوق نموذج قاع البحر في المي.

يوفر هذا التخطيطي نظرة عامة حول الإعداد. لاحظ أن هناك أربعة محامل التي تضمن الإطار دعم الألومنيوم يمكن أن يهتز فقط عموديا. قضيب ربط بين القطب المنقولة ومحرك سيرفو يدفع حركة إطار الألومنيوم.

يعتمد الإعداد على هندسة الأنابيب. هذه النسخة المكررة من نموذج خط أنابيب الأكريليك يبلغ قطرها 35 ملليمتراً. ضبط الإطار الداعم والقطب بحيث يكون الجزء السفلي من خط الأنابيب قطر واحد فوق سطح قاع البحر الأولي.

احترام جميع بروتوكولات السلامة الليزر والبدء في العمل مع الليزر. ضع الليزر 532 نانومتر والبصريات لقياس velocimetry على رأس الفلورم. البصريات تشمل عناصر لتشكيل ورقة من الإضاءة.

مع الليزر على، وضبط البصريات بحيث يتم تشكيل ورقة مسطحة من الإضاءة في مجال الاهتمام في فلوم. يجب أن تكون الورقة على طول مركز الفلورة وموازاة مع جدرانها الجانبية. تشير هذه الواجهة التخطيطية و طرق العرض الجانبية إلى موضع الليزر والبصريات وورقة الليزر التي تم إنشاؤها في الإعداد.

المقبل ، وإعداد الكاميرا من جهاز القياس velocime image الجسيمات. استخدم كاميرا عالية السرعة مع طول التنسيق المناسب الموجه بشكل عمودي على ورقة الليزر. قم بتوصيل الكاميرا بجهاز كمبيوتر باستخدام برنامج التحكم الصحيح.

مع الكاميرا على، وضبط مجال الرؤية لضمان منطقة قاع البحر السائل خط الأنابيب مرئية والصورة واضحة. لمعايرة الإعداد، ابدأ بجزيئات البذر. يوفر مسحوق الألومنيوم هذا جسيمات بقطر 10 ميكرون.

إضافة حوالي 20 غراما من جزيئات البذر إلى قسم اختبار من المفلورة. تحقق من أن الكاميرا تجلب جزيئات البذر إلى التركيز الحاد. ثم ضع مسطرة معايرة داخل مجال الرؤية على مستوى ورقة الليزر والتقاط صورة المعايرة.

بعد اختيار معدل أخذ العينات لجمع البيانات، قم بإيقاف تشغيل الليزر والكاميرا. للحصول على التجربة، الحصول على لوحة الاكريليك شفافة. دعم ذلك على سرير اختبار تحت مصدر الليزر وعلى سطح الماء لقمع تقلبات السطح.

يوفر هذا الرسم التخطيطي تفاصيل استخدام السلاسل المرفقة بالقضبان المفلّمة لدعم اللوحة في هذا الإعداد. بعد ذلك، قم بتشغيل المحرك المؤازر على الإطار. هذا سوف تبدأ للحث الاهتزازات القسرية على نموذج خط الأنابيب.

الحفاظ على نظام الاهتزاز يعمل لمدة 24 ساعة. بعد 24 ساعة، قم بتشغيل الليزر لإنشاء ورقة الضوء. ابدأ تشغيل الكاميرا وبرامج التحكم الخاصة بها باستخدام الإعدادات معايرة.

ثم، قم بإيقاف تشغيل الأضواء وبدء جمع البيانات. بمجرد جمع البيانات، تحقق من أن كثافة الجسيمات البذرية لمدة 32 في 32 بكسل نافذة استجواب أكبر من ثمانية قبل جمع مجموعات البيانات الإضافية. بمجرد أن يتم جمع جميع مجموعات البيانات، ابدأ معالجة البيانات.

العمل مع برنامج قياس الصور الجسيمات مع فتح صورة المعايرة. بعد ذلك، انتقل إلى شريط الأدوات وانقر على زر إعداد المقياس. حرك الشعر المتقاطع إلى علامة على صورة المسطرة وميزها.

بعد ذلك، قم بوضع علامة ثانية على صورة المسطرة. في مربع الحوار الذي يفتح، أدخل المسافة بين العلامات وفقاً للحاكم. لاحظ المقياس الذي يتم حسابها.

ارجع إلى شريط الأدوات وانقر فوق زر الأصل. من هناك، استخدم الماوس لتعيين أصل الإحداثيات لكافة صور البيانات. انقر فوق نعم عند الانتهاء.

ثم انقر على قائمة الملفات وقم بتحميل الصور الأولية التي تم جمعها كبيانات. تحقق من أن الملفات الأخرى يمكن الوصول إليها ولكن العودة إلى الملف الأول. بعد ذلك، انقر على قائمة المعلمة.

في مربع الحوار، أدخل عدد ملفات البيانات ومعدل العينة لتحميل جميع الصور. حفظ القيم وإغلاق المربع. الآن، انتقل إلى قائمة تصفية الصور.

هناك، تطبيق عامل تصفية تمرير منخفضة. في شريط الأدوات، انقر فوق الوحدة النمطية PTV. اتبع هذا عن طريق النقر فوق نقطة التتبع.

ثم في الصورة، ابحث عن نقطة الوسط في النصف الأيمن من محيط خط الأنابيب وحددها. حسنا اختيار قبل النقر على أدوات PTV في شريط الأدوات. في مربع الحوار الذي يفتح، اضبط إعدادات غاما، وبوابات الضوء، وتصفية الوسط، لفرز مخطط خط الأنابيب في الصورة.

بعد الموافقة على التغييرات، انقر فوق زر تعقب الكائن. استخدم الماوس لتحديد جزء يمكن التعرف عليه من خط الأنابيب على الصورة المعالجة. وبمجرد الانتهاء من ذلك، يقوم البرنامج بتتبع النزوح في الصور ويسجل السلسلة الزمنية.

بعد حفظ البيانات، انتقل إلى أدوات PTV وانقر عليها. في مربع الحوار، انقر فوق الزر الافتراضي و موافق لاسترداد الصورة الخام للتحليل اللاحق. انقر على وحدة PTV لإلغاء تنشيط الوحدة.

البقاء في شريط الأدوات وفتح لوحة المعلمة. تحقق من معلمة حساب متجه السرعة وغيرها قبل إغلاق مربع الحوار. ثم انتقل إلى قائمة تصفية الصور.

تطبيق وظيفة مرشح لالكاري على الصور الخام لتسليط الضوء على الجسيمات البذر وتصفية الضوء غير المرغوب فيه مبعثرة. الآن، عد إلى شريط الأدوات وانقر على الحدود. استخدم الماوس لتعيين القناع الهندسي على الصور لاستبعاد منطقة قاع البحر.

تأكد من تعيين الحد. عند الانتهاء، انقر فوق حد الحفظ لحفظ بيانات الحدود. وأخيراً، انتقل إلى شريط الأدوات وانقر فوق زر التشغيل لحساب حقول السرعة الفورية باستخدام طريقة الارتباط المتبادل.

تصدير وحفظ بيانات حقل السرعة الفورية لمزيد من التحليل. هذه صورة شبه التوازن مسح الملف الشخصي وخط أنابيب تهتز اتخذت بعد 24 ساعة من اهتزاز خط الأنابيب. يتم تعيين أصل للتحليل عند نقطة التقاطع عند سطح قاع البحر الأصلي وخط الوسط الرأسي لخط الأنابيب.

وجزيئات البذر مرئية ولكن عدد قليل جدا من جزيئات الرواسب معلقة في التدفق، مما يشير إلى أن النظام في مرحلة شبه متوازنة. البيانات التي تم جمعها مع البروتوكول تسمح التصور من مرحلة متوسط سرعة الميدان وديناميات الدوامة. يتكون هذا الفيديو من 72 إطارًا من حقول التدفق من دورة اهتزاز خط أنابيب واحدة.

ويمكن أيضا تطبيق هذه الطريقة للتحقق من عمليات الاهتزاز الناجم عن الدوامة مثل اهتزاز خط الأنابيب الناجم عن سفك دوامة عدم التماثل.