Ανάπτυξη ψηφιακής μεθοδολογίας διερεύνησης του ασταθούς απορεύματος σε διεπιφάνεια με οπτικοποίηση της ροής

Abstract

Ο γενικότερος σκοπός της παρούσας μεταπτυχιακής εργασίας ήταν η σύγκριση απορευμάτων που δημιουργούνται σε ελεύθερη παράλληλη ροή σε κανάλι νερού με εκείνα που δημιουργούνται κοντά σε ελεύθερη επιφάνεια νερού - αέρα και νερού - στερεού τοιχώματος. Ειδικότερα η ανάπτυξη μεθοδολογίας ψηφιακής ανάλυσης εικόνας, ώστε να διαλευκανθεί ο τρόπος με τον οποίο αναμιγνύεται ένα βαθμωτό μέγεθος στο απόρευμα μη αεροδυναμικού σώματος (π.χ. κύλινδρος) σε ελεύθερη ροή, σε ροή κοντά σε στερεό όριο και σε ροή κοντά σε διεπιφάνεια ήταν βασικός στόχος της εργασίας αυτής. Η βασική προσέγγιση ήταν με απεικόνιση της ροής μέσω, χρωστικών ουσιών σε νερό. Για τη διεκπεραίωση των παραπάνω στόχων κατασκευάστηκαν κατάλληλα πειραματικά μοντέλα και αναπτύχθηκε υπολογιστική μέθοδος για την ψηφιακή ανάλυση εικόνας. Αφού οι μετρήσεις καταγράφονταν από την βιντεοκάμερα, εισαγόταν με κατάλληλο πρόγραμμα επεξεργασίας βίντεο και εικόνας σε Η/Υ και με την βοήθεια της υπολογιστικής μεθόδου που αναπτύχθηκε παράγονταν τα τελικά αποτελέσματα. Παρακολουθήθηκε η εξέλιξη του ροϊκού πεδίου πίσω από κυλίνδρους που ήταν τοποθετημένοι στο κέντρο ελεύθερης ροής, κοντά στην διεπιφάνεια νερού - αέρα και κοντά σε στερεό όριο (δάπεδο υδροσήραγγας). Επίσης έγινε μελέτη του αριθμού Strouhal, των μέσων τιμών έντασης ακτινοβολίας και τυπικής απόκλισης (rms) για δύο χρώματα ( Μπλε, Κόκκινο ), του συντελεστή ανάμειξης lmjX και του συντελεστή συσχέτισης Acorr για τις παραπάνω θέσεις. Από τις μετρήσεις και τον σχολιασμό των διαγραμμάτων των μεγεθών που μελετήθηκαν προέκυψαν χρήσιμα συμπεράσματα που μας βοηθούν να κατανοήσουμε καλύτερα τον τρόπο με τον οποίο γίνεται η ανάμειξη κοντά σε διεπιφάνειες και στερεά όρια παρουσία μεγάλων στροβιλωδών δομών.