Sistema PVI – Particle Image Velocimetry
Particle Image Velocimetry (PIV) é uma técnica de medição do campo de velocidades de fluidos em escoamento. O funcionamento de um sistema PIV consiste em determinar o deslocamento e a velocidade de partículas sólidas adicionadas ao escoamento, as quais funcionam como traçadores. O sistema PIV é composto de um laser pulsado de alta potência, uma câmera de altas velocidade e resolução espacial, dispositivos ópticos como lentes, filtros, espelhos e divisores de feixes, sistemas de translação, braços articulados, computador, software e outros periféricos.
Neste projeto de pesquisa, o sistema PIV será usado para o estudo de escoamentos monofásicos e bifásicos no interior de um protótipo de bomba centrífuga. O laser deverá ser dividido em dois feixes que iluminarão um plano paralelo ao rotor. A expectativa é utilizar o sistema PIV para obtenção de resultados como velocidade média local (perfis de velocidade), linhas de corrente, estimativa de intensidade turbulenta (energia cinética, taxa de dissipação), vorticidade, tensão de cisalhamento, entre outros. Portanto, o sistema PIV a ser comprado deverá ter algumas características específicas para entregar resultados satisfatórios:
Laser de duas cavidades com potência de 30 mJ/pulso na máxima frequência de 1 kHz.
– Resolução espacial: 2560×1600 pixels CMOS chip.
– Resolução temporal: mínimo de 1400 frames por segundo na resolução espacial máxima.
– Digitalização: mínimo 12 bit.
– Tempo entre frames: mínimo 1,4 μs.
– Tamanho de pixel: máximo 10 μm.
– Memória interna: mínimo 72 GB.
Conjunto de lentes ajustáveis para formação de feixes de laser, com possibilidade de variação da espessura e do ângulo de abertura. O conjunto deve incluir lentes divergentes, espelhos de 90° (mirror) e divisores de feixe (beamsplitter).
– Dispositivo sincronizador de sinais (synchronizer).
– Computador CPU com processador dual six core, memória mínima de 16 GB em RAM e capacidade mínima de armazenagem de 1 TB em HD.
– Programa (software) para operação do PIV, com capacidade de controlar os parâmetros de funcionamento do laser, capturar e processar as imagens da câmera, e obter os resultados desejados.
– Sistema de translação tridimensional (3D traverse / translation stage) com dimensão mínima de 600x600x600 milímetros.
– Braço articulado (light arm) para raio laser com comprimento mínimo de 1,8 metros.
– Lente (lens) com distância focal de 50 mm compatível com o encaixe da câmera.
– Filtro óptico (filter) para acoplamento à câmera, para uso com partículas traçadoras comuns e partículas traçadoras fluorescentes.
– Esferas de vidro (hollow glass) e polímero (latex / polyamid) com diâmetros de 10 a 50 µm, em embalagens com quantidade mínima de 100 gramas.
– Partículas fluorescentes secas (1 grama) ou em solução líquida (100 gramas).
– Encoder angular de 3600 pulsos por rotação, para funcionamento solidário ao eixo da bomba.
– Serviço de instalação e treinamento in situ após entrega do sistema PIV.
Responsável: Prof. Marcelo Souza de Castro
Localização: Prof. CEPETRO – Rua Cora Coralina, 350 – Cidade Universitária “Zeferino Vaz”
Mais informações: emu@cepetro.unicamp.br