ויזואליזציה של שדה זרימה סביב צינור רטט בתוך שיווי משקל החור לסרוק

פרוטוקול ניסיוני זה הוא לדמיין את שדות זרימת הפרטים ואת שיתוף הגבול הקרוב בלחצים רגילים בתוך חור סריקת שיווי משקל המושרה על ידי צינור רוטט כפוי. היתרון העיקרי של טכניקת מדידה זו הוא היכולת שלה להשיג בו זמנית דינמיקה של צינור, שדות זרימה וללחצים של זרימת גבולות ברזולוציה גבוהה. באמצעות טכניקה זו, ניתן להתבצע מחקרים מעמיקים יותר של שדה הזרימה הדו מימדי בסביבה מורכבת כדי להבין טוב יותר את מנגנון הנגע.

הניסוי מתקיים באורך 11 מטרים. חתך רוחב הוא מרובע עם אורך צד של 0.6 מטר. תצוגה סכמטית זו של הפלומה מספקת פרטים נוספים כולל המיקום של מודל קרקעית ים נשחק.

מפלס המים הוא 0.4 מטר מעל קרקעית הים. במודל קרקעית הים, השתמש בחול בינוני מפוזר באופן אחיד שדחוס והתיישר. יש את המבנה של מערכת הרטט במקום מעל הפלומה.

זה מורכב מסגרת קבועה כי הוא נעול על המסילות העליונות של flume. למסגרת הקבועה מוט הניתן להזזה התומך במסגרת אלומיניום. האלומיניום התומך במסגרת מחזיק את דגם הצינור מעל דגם קרקעית הים בשטף.

סכמטי זה מספק מבט כולל על הכיוונון. שים לב כי ישנם ארבעה מסבים המבטיחים מסגרת תומכת אלומיניום יכול רק לרטוט אנכית. מוט חיבור בין המוט המטלטלין למנוע סרוו מניע את התנועה של מסגרת האלומיניום.

ההתקנה תלויה בגיאומטריית הצינור. לכפילות זו של מודל הצינור האקרילי יש קוטר של 35 מילימטרים. התאימו את המסגרת והעמוד התומכים כך שתחתית הצינור היא קוטר אחד מעל פני הים הראשוניים.

כבד את כל פרוטוקולי בטיחות הלייזר ולהתחיל לעבוד עם הלייזר. מניחים את לייזר ננומטר 532 ואופטיקה עבור velocimetry על גבי הפלומה. האופטיקה כוללת אלמנטים כדי ליצור גיליון של תאורה.

עם הלייזר על, להתאים את האופטיקה, כך גיליון שטוח של תאורה נוצר בתחום העניין flume. הסדין צריך להיות לאורך מרכז הפלומה ומקביל לקירות הצדדיים שלו. תצוגות קדמיות וצד סכמטיות אלה מציינות את מיקום הלייזר והאופטיקה ואת גליון הלייזר שנוצר בהגדרה.

לאחר מכן, הגדר את המצלמה של מנגנון velocimetry תמונת החלקיק. השתמש במצלמה במהירות גבוהה עם אורך המוקד המתאים מכוון בניצב לגיליון הלייזר. חבר את המצלמה למחשב באמצעות תוכנת הבקרה הנכונה.

כשהמצלמה ד מקוונת, התאימו את שדה התצוגה כדי להבטיח שאזור קרקעית הים הנוזלי של הצינור יהיה גלוי והתמונה תהיה ברורה. כדי לכייל את ההתקנה, התחל עם חלקיקי הזריעה. אבקת אלומיניום זו מספקת חלקיקים בקוטר של 10 מיקרון.

מוסיפים כ -20 גרם של חלקיקי זריעה לחלק הבדיקה של הפלומה. ודא שהמצלמה מביאה את חלקיקי הזריעה לפוקוס חד. לאחר מכן, מקם סרגל כיול בתוך שדה התצוגה במישור יריעת הלייזר ולכוד תמונת כיול.

לאחר בחירת קצב דגימה לאיסוף נתונים, כבה את הלייזר והמצלמה. לניסוי, להשיג צלחת אקריליק שקופה. תמכו בו מעל מיטת הבדיקה מתחת למקור הלייזר ועל פני המים כדי לדכא תנודות פני השטח.

דיאגרמה זו מספקת פרטים על השימוש בחוטים המחוברים למסילות הפלומה כדי לתמוך בצלחת בהתקנה זו. לאחר מכן, הפעל את מנוע סרוו על המסגרת. זה יתחיל לגרום תנודות כפויות על מודל הצינור.

שמור על מערכת הרטט פועלת במשך 24 שעות. לאחר 24 שעות, הפעל את הלייזר כדי ליצור את גיליון האור. הפעל את המצלמה ואת תוכנת הבקרה שלה באמצעות ההגדרות המכוילות.

לאחר מכן, כבה את האורות והתחל באיסוף נתונים. לאחר איסוף הנתונים, בדוק כי צפיפות החלקיק הזריעה עבור חלון חקירה של 32 על 32 פיקסלים גדולה משמונה לפני איסוף ערכות נתונים נוספות. לאחר איסוף כל ערכות הנתונים, התחל בעיבוד נתונים.

עבוד עם תוכנת מהירות תמונת החלקיק עם תמונת הכיול פתוחה. לאחר מכן, עבור אל סרגל הכלים ולחץ על לחצן הגדרת קנה המידה. הזיזו את שערות הצלב לסימנים בתדמית הסרגל ותייגו אותה.

לאחר מכן, תיוג סימן שני על תמונת הסרגל. בתיבת הדו-שיח שנפתחת, הזן את המרחק בין הסימנים לפי הסרגל. שים לב לקנה המידה המחושב.

חזור לסרגל הכלים ולחץ על לחצן המקור. משם, השתמש בעכבר כדי להגדיר את מקור הקואורדינטות עבור כל תמונות הנתונים. לחץ על כן כשתסיים.

לאחר מכן, לחץ על תפריט הקובץ וטען את התמונות הגולמיות הראשונות שנאספו כנתונים. ודא שהקבצים האחרים נגישים אך חוזרים לקובץ הראשון. לאחר מכן, לחץ על תפריט הפרמטר.

בתיבת הדו-שיח, הזן את מספר קבצי הנתונים ואת קצב הדגימה כדי לטעון את כל התמונות. שמור את הערכים וסגור את התיבה. עכשיו, עבור לתפריט מסנן התמונות.

שם, החל את מסנן המעבר הנמוך. בסרגל הכלים, לחץ על מודול PTV. בצע זאת על-ידי לחיצה על נקודת מעקב.

לאחר מכן בתמונה, מצא את נקודת המרכז בחצי הימני של היקף הצינור ובחר אותה. אוקיי הבחירה לפני לחיצה על כלי PTV בסרגל הכלים. בתיבת הדו-שיח שנפתחת, התאם את הגדרות הגמא, שער האור והמסנן החציוני כדי ל בודד את קו המיתאר של הצבר בתמונה.

לאחר אישור השינויים, לחץ על לחצן המעקב אחר אובייקטים. השתמש בעכבר כדי לבחור חלק ניתן לזיהוי של הצבר בתמונה המעובדת. לאחר שזה נעשה, התוכנה עוקבת אחר התזוזה בתמונות ומתקליטה את סדרת הזמן.

לאחר שהנתונים נשמרים, עבור אל כלי PTV ולחץ עליהם. בתיבת הדו-שיח, לחץ על לחצן ברירת המחדל ועל אישור כדי לשחזר את התמונה הגולמית לניתוח הבא. לחץ על מודול PTV כדי להשבית את המודול.

הישארי בסרגל הכלים ותפתחי את לוח הפרמטרים. אמת את פרמטר החישוב הווקטורי של המהירות ואחרים לפני סגירת תיבת הדו-שיח. לאחר מכן, עבור לתפריט מסנן התמונות.

החל פונקציית מסנן לפלקטי על התמונות הגולמיות כדי להדגיש את חלקיקי הזריעה ולסנן אור מפוזר לא רצוי. עכשיו, תחזור לסרגל הכלים ותלחץ על הגבול. השתמש בעכבר כדי להגדיר את המסיכה הגיאומטרית בתמונות כדי לא לכלול את אזור קרקעית הים.

ודא שהגבול נקבע. לאחר שתסיים, לחץ על שמירת גבול כדי לשמור את נתוני הגבול. לבסוף, עבור אל סרגל הכלים ולחץ על לחצן ההפעלה כדי לחשב את שדות המהירות המיידית באמצעות שיטת המתאם הנגדי.

יצא ושמור את הנתונים של שדה המהירות המיידית לצורך ניתוח נוסף. זו תמונה של פרופיל סריקה מעין שיווי משקל וצינור רוטט נלקח לאחר 24 שעות של רטט צינור. המקור לניתוח מוגדר בנקודת ההצטלבות על קרקעית הים המקורית ועל קו המרכז האנכי של הצינור.

חלקיקי זריעה נראים לעין, אך מעט מאוד חלקיקי מעים מושעים בזרימה, מה שמרמז על כך שהמערכת נמצאת בשלב מעין שיווי משקל. נתונים שנאספו באמצעות הפרוטוקול מאפשרים תצוגה חזותית של שדה המהירות הממוצעת של הפאזה ודינמיקת המערבולת. סרטון וידאו זה מורכב מ- 72 מסגרות של שדות זרימה ממחזור רטט צינור אחד.

שיטה זו יכולה להיות מיושמת גם כדי לחקור תהליכי רטט הנגרמים על ידי מערבולת כגון רטט צינור המושרה על ידי שפיכת מערבולת בלתי סימטרית.