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Volume 41, N 1 - maro 2020

 

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Revista Recursos Hdricos

DOI:10.5894/rh41n1-cti1
Este artigo parte integrante da Revista Recursos Hdricos, Vol. 41, N 1, 9-15, maro de 2020.

Determinao dos campos de velocidades de escoamentos bifsicos usando PIV-PTV

Determination of velocity fields of two-phase flows using PIV-PTV

Rui Aleixo1, Elsa Carvalho2, Maria Manuela C.L. Lima3 e Rui M. L. Ferreira4

1 Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, Porto, Portugal, raleixo@fe.up.pt
2 Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, Porto, Portugal, elsac@fe.up.pt
3 Escola de Engenharia da Universidade do Minho, Guimares, Portugal, mmlima@civil.uminho.pt
4 CERIS Instituto Superior Tcnico, Lisboa, Portugal, ruimferreira@tecnico.ulisboa.pt

RESUMO

No domnio da hidrulica fluvial, fundamental conhecer o campo de velocidades das fases slida (sedimentos) e lquida (gua). A partir do campo de velocidades instantneas possvel quantificar diversas variveis incluindo intensidades da turbulncia e tenses de corte e identificar zonas de separao, recirculao, etc. O desenvolvimento de tcnicas ticas permitiu o desenvolvimento de instrumentos de medio baseados na aquisio e no processamento de imagens, nomeadamente o PIV (particle image velocimetry) e o PTV (particle tracking velocimetry). Neste artigo, apresenta-se um algoritmo que combina ambas as tcnicas, PIV e PTV, permitindo assim, juntar os pontos fortes de cada uma das tcnicas e possibilitando a medio simultnea do campo de velocidades da gua e dos sedimentos e estudar mais detalhadamente a interao fluido-sedimentos. As vantagens e limitaes do algoritmo proposto so exploradas e discutidas com recurso a um conjunto de experincias laboratoriais.

Palavras-chave: Velocimetria por imagem de partculas, velocimetria por seguimento de partculas, escoamento bifsico, rutura de barragem, escoamento transiente.

ABSTRACT

In the domain of fluvial hydraulics, it is critical to know the velocity field of both solid (sediments) and liquid phases (water). From the velocity field it is possible to determine different variables such as shear stresses, identify recirculation regions, etc. The development of optical techniques allowed for measurement techniques based on image acquisition and processing, namely PIV (particle image velocimetry) and PTV (particle tracking velocimetry). In this paper an algorithm combining both PIV and PTV techniques is presented, allowing in this way to profit from each technique strong points and allowing the simultaneous measurement of the water and sediment layer velocity fields and to obtain a better know how of the fluid-sediment interaction. The advantages and limitations of the proposed techniques are explored and discussed by means of a laboratory experiment.

Keywords: Particle image Velocimetry, particle tracking velocimetry, two-phase flow, dam-break, transient flow.