Visualizzazione del flusso oltre un corpo Bluff

1. Per produrre un foglio continuo di bolle:

1. Impostare l'apparecchiatura in base allo schema elettrico mostrato nella Figura 3.
2. Fissare l'elettrodo positivo nell'acqua all'estremità a valle della sezione di prova (vedere la Figura 4 per riferimento).
3. Fissare l'elettrodo negativo a monte e vicino al punto di interesse per rilasciare le bolle nel flusso prima che il flusso raggiunga l'oggetto di studio (vedere la Figura 4 per riferimento). L'acqua completa il circuito tra i due elettrodi.
4. Accendere l'impianto di flusso
5. Impostare la manopola del regolatore di frequenza in posizione 2. Questo stabilirà una portata di circa 9x10^-4 m³/s.
6. Accendere l'alimentatore DC e aumentare la tensione fino a circa 25 V, la corrente si posizionerà intorno ai 190 mA.
7. Impostare la forma d'onda nel generatore di segnali su Onda quadra (simbolo: ). Questo genera un segnale quadrato 0 V - 5 V che attiva il relè a stato solido (chiudendo il circuito) nella sua posizione alta e lo apre in posizione bassa
8. Per questo caso particolare, la frequenza dell'onda quadra non è importante. Deve solo essere diverso da zero.
9. Massimizzare l'offset CC (+5 V) nel generatore di segnale. Con questa impostazione, il circuito è sempre chiuso e il sistema genera bolle in modo continuo.

Figura 3. Diagramma delle connessioni.

Figura 4. Sezione di prova. Il flusso va da sinistra a destra. L'elettrodo negativo genera uno strato di bolle di idrogeno che vengono spazzate via con il flusso. L'elettrodo positivo è posto all'estremità a valle della sezione di prova per evitare i suoi disturbi. Fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

2. Per produrre scadenze:

1. Accendere l'impianto di flusso
2. Impostare la manopola del regolatore di frequenza in posizione 2. Questo stabilirà una portata di circa 9x10^-4 m³/s.
3. Accendere l'alimentatore DC e aumentare la tensione fino a circa 25 V, la corrente si posizionerà intorno ai 190 mA.
4. Impostare la forma d'onda nel generatore di segnali su Onda quadra (simbolo: ). Questo genera un segnale quadrato 0 V - 5 V che attiva il relè a stato solido (chiudendo il circuito) nella sua posizione alta e lo disattiva (aprendo il circuito) in posizione bassa
5. Impostare l'offset CC nel generatore di segnali a +1 V.
6. Impostare la frequenza dell'onda quadra nel generatore di segnale a 10 Hz.
7. Impostare la simmetria dell'onda quadra leggermente negativa (-2) per aumentare lo spazio tra le linee temporali conservando la giusta frequenza.

3. Utilizzare le linee di flusso per studiare le strade del vortice di Von Kármàn:

1. Misurare il diametro dell'asta, , utilizzando una pinza. Utilizzare unità S.I. per questa misurazione (m).
2. Fissare un'asta cilindrica a valle dell'elettrodo negativo.
3. Proiettare la luce della lampada a scarica ad alta intensità sullo strato di bolle di idrogeno. Assicurarsi che la luce non sia direttamente dietro la linea di visualizzazione per evitare la sovrasaturazione del sistema di imaging
4. Allineare il sistema di visualizzazione con l'asta; in modo che solo la punta circolare sia visibile davanti alla telecamera.
5. Aggiungere un segno nella finestra di visualizzazione e a valle dell'asta per utilizzarlo come riferimento per contare i cicli di vortice per unità di tempo.

4. Analisi dei dati per il flusso oltre un cilindro circolare:

1. Determinazione del fattore di conversione da unità macchina a unità spaziali reali:
   1. Misurare la larghezza dell'ombra proiettata dall'asta sul foglio a bolle (vedere la figura 2(A) per riferimento). Prendi questa misurazione direttamente sull'asta per evitare distorsioni con la distanza. Questo è il diametro dell'asta nelle unità della macchina ,(punti o pixel, a seconda del formato)
   2. Utilizzare la seguente equazione per determinare il fattore di conversione dalle unità macchina alle unità del mondo reale:
      
2. Determinazione della velocità del flusso:
   1. Scegli un gruppo di linee temporali non distorte a monte del corpo del bluff.
   2. Misurare la distanza tra la prima e l'ultima linea temporale in unità macchina (punti o pixel).
   3. Contare il numero di sequenze temporali nel gruppo, .
   4. Prendi nota della frequenza del segnale dell'onda quadra prodotta dal generatore di segnale, .
   5. Determinare la velocità del flusso in avvicinamento dalla seguente equazione:
      
3. Determinazione del numero di Reynolds:
   1. Trovare la viscosità cinematica del fluido di lavoro (ad es. acqua m²/s).
   2. Calcola il numero di Reynolds usando l'equazione (1). Per questo, considerando il diametro dell'asta ( ) misurato nel passo 3.1, la velocità di avvicinamento ( ) determinata con l'equazione (5) e la viscosità cinematica determinata nel passaggio 4.3.1
4. Determinazione del numero di Strouhal: i vortici sulla scia dell'asta si muovono a una velocità diversa rispetto alle linee temporali nel flusso libero. Quindi, la frequenza di spargimento del vortice deve essere stimata in modo indipendente.
   1. Definite un riferimento fisso a valle dell'asta. Questo riferimento potrebbe essere una stringa fine attaccata all'esterno del tunnel o una linea digitale aggiunta a un video del processo di flusso.
   2. Contare il numero di cicli di spargimento di vortici, , attraversando il riferimento durante un periodo di tempo definito . Un ciclo di spargimento di vortici è illustrato nella Figura 2(A).
   3. Calcola la frequenza di spargimento dalla seguente equazione:
      
   4. Usa i risultati delle equazioni (5) e (6) nell'equazione (2) per calcolare il numero di Strouhal.