Визуализация потока поле вокруг вибрирующего трубопровода в равновесных Scour hole

Этот экспериментальный протокол заключается в визуализации полей потока деталей и доли ближней границы в нормальных напряжениях в равновесном отверстии, вызванном принудительным вибрирующим трубопроводом. Ключевым преимуществом этого метода измерения является его способность одновременно получать динамику трубопровода, поля потока и вблизи границы нагрузки потока в высоком разрешении. С помощью этого метода можно проведать более углубленные исследования двухмерного потока в сложной среде, чтобы лучше понять механизм рыскания.

Эксперимент проходит в дымоходе длиной 11 метров. Поперечное сечение квадратное с боковой длиной 0,6 метра. Этот схематический вид флюма содержит дополнительные сведения, включая расположение модели эрозии морского дна.

Уровень воды на 0,4 метра над морским дном. В модели морского дна используйте равномерно распределенный средний песок, который был уплотнен и высвечирован. Иметь структуру для системы вибрации на месте над flume.

Это состоит из фиксированной рамы, которая заперта на верхних рельсах флюма. Фиксированная рама имеет поместный полюс, который поддерживает алюминиевую раму. Алюминий, поддерживающий раму, удерживает модель трубопровода над моделью морского дна в дымоходе.

Эта схема обеспечивает обзор настройки. Обратите внимание, что есть четыре подшипника, которые обеспечивают алюминиевую поддержку рамы может вибрировать только вертикально. Соединительной стержень между подвижным полюсом и сервоприводом приводит в движение алюминиевую раму.

Настройка зависит от геометрии трубы. Диаметр этого дубликата модели акрилового трубопровода составляет 35 миллиметров. Отрегулируйте вспомогательную раму и полюс таким образом, чтобы дно трубопровода было на один диаметр выше первоначальной поверхности морского дна.

Уважайте все протоколы лазерной безопасности и начните работать с лазером. Поместите 532 нанометровый лазер и оптику для велоциметрии поверх флюма. Оптика включает элементы для формирования листа освещения.

С помощью лазера отрегулируйте оптику так, чтобы плоский лист освещения формировался в области интереса к флюму. Лист должен быть вдоль центра дымохода и параллельно его боковым стенам. Эти схематические передние и боковые виды указывают на положение лазера и оптики и созданного лазерного листа в установке.

Затем навеяли камеру велоциметрии изображения частицы. Используйте высокоскоростную камеру с соответствующим фокусным расстоянием, направленным перпендикулярно лазерному листу. Подключите камеру к компьютеру с помощью правильного программного обеспечения управления.

С помощью камеры отрегулируйте поле зрения, чтобы обеспечить видимую область морского дна трубопроводной жидкости и четкое изображение. Чтобы откалибровать установку, начните с частиц посева. Этот алюминиевый порошок обеспечивает частицы диаметром 10 микрон.

Добавьте около 20 граммов частиц посева в тестовый раздел флюма. Убедитесь, что камера приносит частиц посева в резкое внимание. Затем поместите калибровочную линейку внутри поля зрения на плоскости лазерного листа и захватит калибровочное изображение.

Выбрав скорость отбора проб для сбора данных, выключите лазер и камеру. Для эксперимента получите прозрачную акриловую пластину. Поддержите его на испытательном полигоне под лазерным источником и на поверхности воды для подавления поверхностных колебаний.

Эта диаграмма содержит подробную информацию об использовании строк, прикрепленных к рельсам дымохода для поддержки пластины в этой установке. Затем включите серводвигатель на раме. Это начнет вызывать принудительные вибрации на модели трубопровода.

Держите вибрационную систему в течение 24 часов. Через 24 часа включите лазер, чтобы создать световой лист. Запустите камеру и ее программное обеспечение управления с помощью откалиброванных настроек.

Затем выключите свет и начните сбор данных. Как только данные будут собраны, убедитесь, что плотность посева частиц для 32 на 32 пикселей окна допроса больше, чем восемь, прежде чем собирать дополнительные наборы данных. Как только все наборы данных будут собраны, начните обработку данных.

Работа с программным обеспечением велоциметрии изображения частиц с открытым калибровочные изображения. Затем перейдите к панели инструментов и нажмите кнопку настройки масштаба. Перемести перекрестие на отметку на изображении правителя и пометь его.

Далее пометь второй знак на изображении правителя. В диалоговой коробке, которая открывается, введите расстояние между знаками в соответствии с правителем. Обратите внимание на масштаб, который вычисляется.

Вернитесь к панели инструментов и нажмите кнопку происхождения. Оттуда используйте мышь, чтобы установить происхождение координат для всех изображений данных. Нажмите "да", когда это будет сделано.

Затем нажмите на меню файлов и загрузите первое из необработанных изображений, которые были собраны в виде данных. Убедитесь, что другие файлы доступны, но вернитесь к первому файлу. Далее нажмите на меню параметров.

В поле диалога введите количество файлов данных и скорость выборки для загрузки всех изображений. Сохранить значения и закрыть окно. Теперь перейдите в меню фильтра изображений.

Там нанесите фильтр низкого прохода. В панели инструментов щелкните модуль PTV. Следуйте этому, нажав точку отслеживания.

Затем на изображении найдите центральную точку в правой половине окружности трубопровода и выберите ее. Хорошо выбор, прежде чем нажать на инструменты PTV в панели инструментов. В диалоговой коробке, которая открывается, отрегулируйте гамма, световые ворота и средние настройки фильтра, чтобы выделить контур трубопровода на изображении.

После утверждения изменений нажмите кнопку отслеживания объектов. Используйте мышь, чтобы выбрать идентифицируемую часть конвейера на обработанное изображение. Как только это будет сделано, программное обеспечение отслеживает перемещение изображений и записывает серию времени.

После того, как данные сохраняются, перейдите и нажмите на инструменты PTV. В поле диалога нажмите кнопку по умолчанию и ОК, чтобы восстановить необработанную изображение для последующего анализа. Нажмите на модуль PTV, чтобы отключить модуль.

Оставайтесь в панели инструментов и откройте панель параметров. Прояви параметр расчета вектора скорости и другие перед закрытием диалоговой коробки. Затем перейдите в меню фильтра изображений.

Нанесите функцию лацканского фильтра на необработанные изображения, чтобы выделить частицы посева и отфильтровать нежелательный рассеянный свет. Теперь вернитесь к панели инструментов и нажмите на границу. Используйте мышь, чтобы установить геометрическую маску на изображениях, чтобы исключить область морского дна.

Подтвердите, что граница установлена. Когда это будет сделано, нажмите на границу сохранить для сохранения пограничных данных. Наконец, перейдите к панели инструментов и нажмите кнопку запуска, чтобы вычислить поля мгновенной скорости с помощью метода перекрестной корреляции.

Экспорт и сохранение данных поля мгновенной скорости для дальнейшего анализа. Это изображение квази-равновесного профиля рыскать и вибрирующий трубопровод, принятых после 24 часов вибрации трубопровода. Происхождение для анализа устанавливается в точке пересечения на исходной поверхности морского дна и вертикальной центральной линии трубопровода.

Частицы посева видны, но очень немногие частицы осадка приостановлены в потоке, предполагая, что система находится в квази равновесной стадии. Данные, собранные с помощью протокола, позволяют визуализировать фазовое среднее поле скорости и динамику вихревости. Это видео состоит из 72 кадров потоковых полей из одного цикла вибрации трубопровода.

Этот метод также может быть применен для исследования процессов вибрации, вызванных вихрем, таких как вибрация трубопровода, вызванная асимметричным пролитием вихря.