Visualização de escoamento ao redor de cilindros circulares posicionados lado a lado em canal hidráulico utilizando a técnica de geração de bolhas de hidrogênio

Abstract

Este trabalho consiste na visualização de escoamento, através do uso da técnica de geração de bolhas de hidrogênio em canal hidráulico aberto, ao redor de cilindros circulares posicionados lado a lado com uma razão de espaçamento de P/D = 1,26, onde P é a distância entre os centros dos cilindros e D é o diâmetro dos cilindros. O experimento foi realizado no LAEFT – Laboratório de Aplicações em Energia e Fenômenos de Transporte (UFRGS), através de um canal hidráulico já existente. A motivação para este estudo é de desenvolver a técnica de geração de bolhas de hidrogênio, no LAEFT, em comparação com a de injeção de tinta, evitando a troca d’água do reservatório com maior frequência. Usou-se a água como fluido de trabalho e dois cilindros de 19 mm de diâmetro foram posicionados na seção de teste do canal. Um circuito foi montado através de uma tensão elétrica, capacitor e ponte de diodo a fim se obter uma corrente elétrica contínua através de um fio de 0,3 mm de diâmetro de cobre para gerar bolhas de hidrogênio em água. A validação da técnica foi realizada para um número de Reynolds de 300, e as imagens obtidas foram para número de Reynolds de 367. A captura e a análise de imagens foram feitas através de uma câmera digital e do software Tracker, respectivamente. Como resultado, conseguiu-se verificar as diferenças do tempo de troca de modo da esteira interna do cilindro a direita do escoamento visto de jusante e comparar as características, assim como os pontos positivos e negativos, da presente técnica em relação à de injeção de tinta, realizado por Destefani, 2016.

This work consists of flow visualization around circular cylinders placed side-by-side through the use of hydrogen bubble generation technique in an open hydraulic channel. The aspect ratio used was P/D = 1,26, where P is the distance between the centers of the cylinders and D is the diameter of the cylinders. The experiment was done at LAEFT – Laboratory of Applications in Energy and Transport Phenomena (UFRGS), through an existing hydraulic channel. The motivation of this study is to develop the bubble hydrogen technique, at LAEFT, comparing with ink injection technique, avoiding changing the water in the channel with a high frequency. Water was used as working fluid and two 19 mm diameter cylinders were positioned in the test section of the channel. A circuit was assembled using an electric voltage, capacitor and diode bridge in order to obtain a continuous electric current through a 0,3 mm diameter cooper wire to generate hydrogen bubble in water. The validation of the technique was performed for a Reynolds number of 300, and the images obtained were for Reynolds number of 367. The capture and analysis of the images were done through a digital camera and the software Tracker, respectively. As results, it was possible to verify the differences in the time of the switching wake mode of the inner wake of the right cylinder seen from the downstream and compare the characteristics as well as the positives and negatives aspects present in this work over the ink injection technique, performed by Destefani, 2016.