Osnovni podatki:
| Naslov v izvirniku: | Razvoj optične merilne metode za merjenje gladine turbulentnega dvofaznega toka s prosto gladino |
| Sodelavci: | doc. dr. Sabina Kolbl Repinc, doc. dr. Gašper Rak, prof. dr. Franci Steinman |
| Trajanje: |
36 mesecev 1. 10. 2021 – 30. 9. 2024 |
| Šifra: | J2-3056 |
| Vodilni partner: | UL FGG |
| Vodja projekta: | doc. dr. Sabina Kolbl Repinc |
| Partnerji: |
UL FS |
| Finančni vir: |
Javna agencija za raziskovalno dejavnost RS
|
| Ključne besede: | optične merilne metode, vodna gladina, aeriran-turbulentni tok |
Opis:
Meritve pretoka in višine gladine turbulentnih tokov s prosto gladino so pomemben del hidravličnih meritev. Ključnega pomena so za natančno in zanesljivo merjenje hidravličnih pojavov. Uveljavljene merilne metode v primeru dvofaznega toka ne delujejo ustrezno in ne omogočajo zanesljivih dinamičnih meritev z visoko prostorsko ločljivostjo.
V okviru projekta bomo izvedli celovito analizo delovanja treh metod merjenja in sicer laserskega skenerja LIDAR, laserske triangulacije s hitro kamero, 3D vizualizacijskega sistema z dvema ali več hitrimi kamerami za merjenje in modeliranje odboja LIDAR-jevega žarka na turbulentnih aeriranih vodnih tokovih s prosto gladino. Med navedenimi merilnimi metodami sta laserska triangulacija in 3D vizualizacija z dvema ali več hitrimi kamerami omejeni na laboratorijsko uporabo, medtem ko je LIDAR zelo zanesljiva in robustna metoda merjenja, primerna tudi za zunanjo uporabo. Interpretacijo meritev LIDAR-ja bomo izvedli z modeliranjem optičnega toka zaporednih odbojev laserskega žarka iz LIDAR-ja. Poleg meritev lastnosti aerirane vodne gladine bomo merili surovi signal LIDAR-ja z uporabo sistema za digitalizacijo valovnih oblik ali hitrega osciloskopa. Signali bodo nato obdelani na osebnem računalniku z algoritmom za obdelavo signalov v časovnih in frekvenčnih domenah. Na ta način bo izmerjen globinski profil LIDAR-ja ovrednoten in povezan z merjenim referenčnim optičnim sistemom.
Ključni cilji:
Namen projekta je razviti znanje o delovanju laserskega skenerja LIDARja za močno turbulenten in aeriran tok tekočin s prosto gladino. Izdelali bomo model, ki povezuje stanje površine vodne gladine z optičnim tokom žarka LIDAR-ja pri zaporednih odbojih s površin mehurčkov na vodni gladini. Model bo omogočal poznejše izvajanje in delovanje v elektroniki laserskega skenerja WS-LIDAR-ja. Z možnost merjenja trdnih površin in gladin aeriranih turbulentnih vodnih tokov bo nova generacija laserskih skenerjev LIDAR znatno presegla zmožnosti naprav, ki so trenutno na trgu. S podatki meritev turbulentnih aeriranih vodnih tokov bomo izvedli kalibracijo 3D numeričnih modelov CFD, ki brez kakovostnih podatkov za umerjanje ne morejo simulirati takšnih tokov z zadovoljivo natančnostjo.
Delovni sklopi:
WP1. Zahteve in specifikacije
WP2. Modeliranje
WP3. Eksperimentalno delo
WP4. Sinteza in uporaba v WS-LIDAR-ju
WP5. Diseminacija, uporaba in prikaz