Wizualizacja przepływu obok ciała blefu

1. Aby wytworzyć ciągły arkusz bąbelków:

1. Ustaw sprzęt zgodnie ze schematem elektrycznym pokazanym na Rysunek 3.
2. Zamocuj elektrodę dodatnią w wodzie na dolnym końcu sekcji testowej (patrz Rysunek 4 w celach informacyjnych).
3. Zamocuj elektrodę ujemną przed i w pobliżu punktu zainteresowania, aby uwolnić pęcherzyki do strumienia, zanim przepływ dotrze do badanego obiektu (patrz Rysunek 4 w celach informacyjnych). Woda zamyka obwód między dwiema elektrodami.
4. Włącz urządzenie przepływu
5. Ustaw pokrętło regulatora częstotliwości w pozycji 2. Spowoduje to natężenie przepływu około 9x10^-4 m³/s.
6. Włącz zasilanie prądem stałym i zwiększ napięcie do około 25 V, prąd sam sobie się ustawi w okolicach 190 mA.
7. Ustaw kształt fali w generatorze sygnału na Falę prostokątną (symbol: ). Generuje on sygnał kwadratowy 0 V - 5 V, który aktywuje przekaźnik półprzewodnikowy (zamykając obwód) w jego górnym położeniu i otwiera go w położeniu niskim
8. W tym konkretnym przypadku częstotliwość fali prostokątnej nie jest ważna. Musi być po prostu różna od zera.
9. Zmaksymalizuj przesunięcie DC (+5 V) w generatorze sygnału. Przy takim ustawieniu obwód jest zawsze zamknięty, a system generuje pęcherzyki w sposób ciągły.

Rysunek 3. Schemat połączeń.

Rysunek 4. Sekcja testowa. Przepływ biegnie od lewej do prawej. Elektroda ujemna wytwarza warstwę pęcherzyków wodoru, które są wymiatane wraz z przepływem. Elektroda dodatnia jest umieszczona na dalszym końcu sekcji testowej, aby uniknąć jej zakłóceń. Kliknij tutaj, aby zobaczyć większą wersję tego rysunku.

2. Aby utworzyć osie czasu:

1. Włącz urządzenie przepływu
2. Ustaw pokrętło regulatora częstotliwości w pozycji 2. Spowoduje to natężenie przepływu około 9x10^-4 m³/s.
3. Włącz zasilanie prądem stałym i zwiększ napięcie do około 25 V, prąd sam sobie się ustawi w okolicach 190 mA.
4. Ustaw kształt fali w generatorze sygnału na Falę prostokątną (symbol: ). Generuje on sygnał kwadratowy 0 V - 5 V, który aktywuje przekaźnik półprzewodnikowy (zamykając obwód) w jego górnym położeniu i dezaktywuje go (otwierając obwód) w położeniu niskim
5. Ustaw przesunięcie DC w generatorze sygnału na +1 V.
6. Ustaw częstotliwość fali prostokątnej w generatorze sygnału na 10 Hz.
7. Ustaw symetrię fali prostokątnej lekko ujemną (-2), aby zwiększyć odstęp między liniami czasu przy zachowaniu odpowiedniej częstotliwości.

3. Wykorzystanie linii przepływu do badania ulic wirowych Von Kármàna:

1. Zmierz średnicę pręta,, za pomocą suwmiarki. Do tego pomiaru należy użyć jednostek SI (m).
2. Zamocuj cylindryczny pręt za elektrodą ujemną.
3. Rzuć światło lampy wyładowczej o dużej intensywności na warstwę pęcherzyków wodoru. Upewnij się, że światło nie znajduje się bezpośrednio za linią widzenia, aby zapobiec przesyceniu systemu obrazowania
4. Wyrównaj system wizualizacji z prętem; w taki sposób, aby przed kamerą widoczna była tylko okrągła końcówka.
5. Dodaj znacznik w oknie wizualizacji i za prętem, aby użyć go jako odniesienia do liczenia cykli zrzucania wirów w jednostce czasu.

4. Analiza danych dla przepływu przez okrągły cylinder:

1. Wyznaczanie współczynnika konwersji z jednostek maszyn na jednostki przestrzeni rzeczywistej:
   1. Zmierz szerokość cienia rzucanego przez pręt na arkusz bąbelkowy (patrz rysunek 2(A) w celach informacyjnych). Wykonaj ten pomiar bezpośrednio na pręcie, aby uniknąć zniekształceń związanych z odległością. Jest to średnica pręta w jednostkach maszyny, (punkty lub piksele, w zależności od formatu)
   2. Użyj poniższego równania, aby określić współczynnik konwersji z jednostek maszyny na jednostki rzeczywiste:
      
2. Wyznaczanie prędkości przepływu:
   1. Wybierz grupę niezakłóconych osi czasu przed treścią blefu.
   2. Zmierz odległość między pierwszą a ostatnią osią czasu w jednostkach maszyny, (punkty lub piksele).
   3. Policz liczbę osi czasu w grupie, .
   4. Zwróć uwagę na częstotliwość sygnału fali prostokątnej wytwarzanej przez generator sygnału, .
   5. Określ zbliżającą się prędkość przepływu z następującego równania:
      
3. Wyznaczanie liczby Reynoldsa:
   1. Znajdź lepkość kinematyczną płynu roboczego (np. woda m²/s).
   2. Oblicz liczbę Reynoldsa za pomocą równania (1). W tym celu, biorąc pod uwagę średnicę pręta () zmierzoną w kroku 3.1, prędkość zbliżania się () wyznaczoną równaniem (5), a lepkość kinematyczną wyznaczoną w kroku 4.3.1
4. Wyznaczanie liczby Strouhala: wiry w śladzie za prętem poruszają się z inną prędkością niż linie czasu w swobodnym strumieniu. W związku z tym częstotliwość wydalania wirów należy oszacować niezależnie.
   1. Umożliwia zdefiniowanie stałego odniesienia za prętem. Tym odniesieniem może być cienki sznurek przymocowany na zewnątrz tunelu lub cyfrowa linia dodana do filmu z procesu przepływu.
   2. Policz liczbę cykli zrzucania wirów, , przecinających odniesienie w określonym okresie czasu . Cykl zrzucania wirów jest zilustrowany na Rysunek 2(A).
   3. Oblicz częstotliwość zrzucania z następującego równania:
      
   4. Użyj wyników równań (5) i (6) w równaniu (2), aby obliczyć liczbę Strouhala.