Visualização do Fluxo ao Redor de um Corpo Parado

1. Produzir uma folha contínua de bolhas:

1. Defina o equipamento de acordo com o diagrama elétrico mostrado na Figura 3.
2. Fixar o eletrodo positivo na água na extremidade a jusante da seção de teste (ver Figura 4 para referência).
3. Fixar o eletrodo negativo rio acima e perto do ponto de interesse para liberar as bolhas no fluxo antes que o fluxo atinja o objeto de estudo (ver Figura 4 para referência). A água completa o circuito entre os dois eletrodos.
4. Ligue a instalação de fluxo
5. Ajuste o mostrador do controlador de frequência para a posição 2. Isso estabelecerá uma taxa de fluxo de cerca de 9x10^-4 m³/s.
6. Ligue a fonte de alimentação DC e aumente a tensão para cerca de 25 V, a corrente se definirá em torno de 190 mA.
7. Defina a forma de onda no gerador de sinal para onda quadrada (símbolo: ). Isso gera um sinal quadrado de 0 V - 5 V que ativa o relé de estado sólido (fechando o circuito) em sua posição alta e abre-o na posição baixa
8. Para este caso em particular, a frequência da onda quadrada não é importante. Só precisa ser não-zero.
9. Maximize o deslocamento DC (+5 V) no gerador de sinal. Com essa configuração, o circuito é sempre fechado e o sistema gera bolhas continuamente.

Figura 3. Diagrama de conexões.

Figura 4. Seção de teste. O fluxo vai da esquerda para a direita. O eletrodo negativo gera uma camada de bolhas de hidrogênio que são varridas com o fluxo. O eletrodo positivo é definido na extremidade a jusante da seção de teste para evitar seus distúrbios. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

2. Para produzir cronogramas:

1. Ligue a instalação de fluxo
2. Ajuste o mostrador do controlador de frequência para a posição 2. Isso estabelecerá uma taxa de fluxo de cerca de 9x10^-4 m³/s.
3. Ligue a fonte de alimentação DC e aumente a tensão para cerca de 25 V, a corrente se definirá em torno de 190 mA.
4. Defina a forma de onda no gerador de sinal para onda quadrada (símbolo: ). Isso gera um sinal quadrado de 0 V - 5 V que ativa o relé de estado sólido (fechando o circuito) em sua posição alta e o desativa (abrindo o circuito) na posição baixa
5. Coloque o deslocamento dc no gerador de sinal em +1 V.
6. Defina a frequência da onda quadrada no gerador de sinal a 10 Hz.
7. Defina a simetria da onda quadrada ligeiramente negativa (-2) para aumentar o espaço entre as linhas do tempo enquanto conserva a frequência certa.

3. Usar linhas de fluxo para estudar as ruas de vórtice von Kármàn:

1. Meça o diâmetro da haste, usando uma pinça. Use unidades S.I. para esta medição (m).
2. Fixar uma haste cilíndrica a jusante do eletrodo negativo.
3. Lance a luz da lâmpada de descarga de alta intensidade na camada de bolhas de hidrogênio. Certifique-se de que a luz não está diretamente atrás da linha de visão para evitar a supersaturação do sistema de imagem
4. Alinhar o sistema de visualização com a haste; de uma forma que apenas a ponta circular é visível na frente da câmera.
5. Adicione uma marca na janela de visualização e a jusante da haste para usá-la como referência para contar ciclos de galpão de vórtice por tempo de unidade.

4. Análise de dados para fluxo após um cilindro circular:

1. Determinação do fator de conversão de unidades de máquinas para unidades espaciais reais:
   1. Meça a largura da sombra lançada pela haste na folha de bolhas (ver figura 2(A) para referência). Leve esta medida para a direita na haste para evitar distorções com a distância. Este é o diâmetro da haste em unidades de máquina, (pontos ou pixels, dependendo do formato)
   2. Use a seguinte equação para determinar o fator de conversão de unidades de máquinas para unidades do mundo real:
      
2. Determinação da velocidade de fluxo:
   1. Escolha um grupo de cronogramas não distincionados rio acima do corpo blefe.
   2. Meça a distância entre a primeira e a última linha do tempo em unidades de máquinas (pontos ou pixels).
   3. Conte o número de cronogramas no grupo, .
   4. Tome nota da frequência do sinal de onda quadrada produzido pelo gerador de sinal, .
   5. Determine a velocidade de fluxo que se aproxima da seguinte equação:
      
3. Determinação do número de Reynolds:
   1. Encontre a viscosidade cinemática do fluido de trabalho (por exemplo, água m²/s).
   2. Calcule o número de Reynolds usando equação (1). Para isso, considerando o diâmetro da haste medida na etapa 3.1, a velocidade de aproximação ( ) determinada com equação (5), e a viscosidade cinemática determinada na etapa 4.3.1
4. Determinação do número strouhal: os vórtices na esteira da haste estão se movendo em uma velocidade diferente como as linhas do tempo no fluxo livre. Portanto, a frequência de derramamento de vórtice precisa ser estimada independentemente.
   1. Defina uma referência fixa a jusante da haste. Esta referência pode ser uma corda fina anexada ao exterior do túnel ou uma linha digital adicionada a um vídeo do processo de fluxo.
   2. Conte o número de ciclos de derramamento de vórtice, cruzando a referência durante um período de tempo definido . Um ciclo de derramamento de vórtice é ilustrado na Figura 2(A).
   3. Calcule a frequência de derramamento a partir da seguinte equação:
      
   4. Use os resultados das equações (5) e (6) na equação (2) para calcular o número strouhal.