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dc.creatorOfuchi, César Yutaka-
dc.date.accessioned2017-12-27T02:13:41Z-
dc.date.available2017-12-27T02:13:41Z-
dc.date.issued2016-11-04-
dc.identifier.citationOFUCHI, César Yutaka. Medição do perfil de velocidade por técnica ultrassônica utilizando o método da autocorrelação estendida e equipamento para ensaios não destrutivos. 2016. 165 f. Tese (Doutorado em Engenharia Elétrica e Informática Industrial) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2016.pt_BR
dc.identifier.urihttp://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/2828-
dc.description.abstractInterest in knowing the instantaneous velocity profile in fluid dynamics has grown in recent years as new flow visualization techniques are improving. In this context, the ultrasonic Doppler velocity profiler (UVP) has desirable characteristics, as it is non-invasive, works with opaque liquids, and it is portable and easy to install if compared with other velocity profiler methods. In this work, the use of nondestructive ultrasonic devices in the UVP field is investigated. NDT systems are widely available and have lower cost if compared to traditional ultrasonic velocity profiler systems. The use of an extended autocorrelation method (EAM) for ultrasonic velocity estimation beyond Nyquist limit are also evaluated. The Nyquist limit causes a restriction on the maximum measurable velocity of the traditional autocorrelation method (ACM), present in most of ultrasonic velocity profiler systems. EAM combines the ACM technique with cross-correlation method (CCM) which is a well-established velocity estimator that does not suffer with Nyquist limit. However, the technique has a high computational cost that limits real time applications. EAM has the advantage of measure velocities beyond the Nyquist limit but with a lower computational cost than CCM. To evaluate the NDT device and the velocity estimation techniques ACM, CCM and EAM, a data acquisition system and a signal-processing unit based on LabView language were developed. The velocity profile of a rotating cylinder was used to validate all measurements. The techniques ACM, CCM and EAM successfully measured velocities within Nyquist limit with less than 2% deviation, validating the NDT system. EAM also measured velocities beyond Nyquist limit with a computational performance 9 times faster than CCM. The ultrasonic technique was also applied to measure the velocity profile of a multiphase flow in a pipeline, which are of great interest in oil and gas industry. Tests within a multiphase flow composed by different combinations of oil/sand/nylon-particles and gas were conducted in a vertical rig. A high-speed camera was used to validate the measurements. First the ultrasonic velocity profile measured was validated in a liquid-solid flow by using a Coriolis flowmeter as a reference. Next, superficial liquid and gas velocity were controlled to obtain different flow patterns such as bubbly flow and slug flow. The technique measured the bubbles velocity, the mixture velocity and the liquid film velocity depending on the flow pattern. Finally, the ultrasonic NDT system was successfully applied to investigate two different fluid engineering problems.pt_BR
dc.languageporpt_BR
dc.publisherUniversidade Tecnológica Federal do Paranápt_BR
dc.rightsopenAccesspt_BR
dc.subjectDoppler, Ultrassonografiapt_BR
dc.subjectUltrassonografiapt_BR
dc.subjectEscoamento multifásicopt_BR
dc.subjectDinâmica dos fluidospt_BR
dc.subjectTestes não-destrutivospt_BR
dc.subjectTestes de ultrassompt_BR
dc.subjectEngenharia elétricapt_BR
dc.subjectDoppler ultrasonographypt_BR
dc.subjectUltrasonic imagingpt_BR
dc.subjectMultiphase flowpt_BR
dc.subjectFluid dynamicspt_BR
dc.subjectNon-destructive testingpt_BR
dc.subjectUltrasonic testingpt_BR
dc.subjectElectric engineeringpt_BR
dc.titleMedição do perfil de velocidade por técnica ultrassônica utilizando o método da autocorrelação estendida e equipamento para ensaios não destrutivospt_BR
dc.title.alternativeUltrasonic velocity profiler applied to flow measuring using an extended autocorrelation method and non-destructive systemspt_BR
dc.typedoctoralThesispt_BR
dc.description.resumoO interesse na medição do perfil de velocidade na área de fluidodinâmica tem crescido nos últimos anos devido a evolução das técnicas de medição. Nesse contexto, a técnica ultrassônica tem se destacado por ser não intrusiva, não invasiva e funcionar mesmo em fluidos opacos. Neste trabalho foi investigado a técnica de ultrassom Doppler para medição de perfis de velocidade, utilizando equipamentos ultrassônicos para ensaios-não-destrutivos (END). Tais equipamentos são mais acessíveis do que equipamentos convencionais de medição de velocidade por ultrassom. Também foi proposto o uso da técnica de autocorrelação estendida (EAM), para medição de velocidades além do limite de Nyquist. Essa restrição existe na grande maioria dos medidores, que utilizam a técnica convencional de autocorrelação (ACM). O EAM combina o ACM com o método da correlação cruzada (CCM), outro estimador amplamente conhecido, mas que não é muito utilizado devido a seu alto custo computacional. Desta forma, o EAM consegue medir velocidades maiores com um custo computacional intermediário, que não é tão baixo quanto o ACM e nem tão alto quanto o CCM. Para adquirir e processar os dados obtidos, foi desenvolvido um sistema para aquisição e processamento dos sinais baseado na linguagem LabView. O pulsador ultrassônico END e os estimadores de velocidade por EAM, CCM e ACM foram validados medindo o perfil de velocidade em um cilindro girante, capaz de fornecer velocidades controladas de fácil solução analítica. Os resultados mostram erros médios quadráticos abaixo de 2%, validando o equipamento e a técnica. O EAM também mediu velocidades acima no limite de Nyquist com um desempenho computacional de 9 vezes maior do que o CCM. Na segunda parte deste trabalho, a técnica ultrassônica de medição de velocidade foi aplicada para medição de escoamentos multifásicos em tubulações, tema de grande interesse da indústria de petróleo e gás. Um escoamento vertical líquido-gás-sólido foi analisado com o mesmo equipamento END. Primeiramente, o perfil de velocidade do escoamento liquido-sólido em regime laminar, foi medido e validado utilizando um equipamento Coriolis como referência. Em seguida, foram realizados testes adicionando gás ao escoamento. As velocidades superficiais de líquido e gás foram variadas para gerar os padrões de escoamento tipo bolhas dispersas, intermitente e intermitente aerado. Os resultados foram comparados a imagens de uma filmadora de alta velocidade. Foram obtidos parâmetros como perfil de velocidade das bolhas dispersas, velocidade do filme de líquido e velocidade da mistura dependendo do padrão de escoamento analisado. Assim, a medição de velocidade por ultrassom Doppler, utilizando um equipamento de END, foi aplicado com sucesso em dois problemas de fluidodinâmica.pt_BR
dc.degree.localCuritibapt_BR
dc.publisher.localCuritibapt_BR
dc.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/6136217951238819pt_BR
dc.contributor.advisor1Neves Junior, Flavio-
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/0494282486171725pt_BR
dc.contributor.advisor-co1Morales, Rigoberto Eleazar Melgarejo-
dc.contributor.advisor-co1Latteshttp://lattes.cnpq.br/5156573817670917pt_BR
dc.contributor.referee1Neves Junior, Flavio-
dc.contributor.referee2Franklin, Erick de Moraes-
dc.contributor.referee3Ribeiro, Eduardo Parente-
dc.contributor.referee4Arruda, Lucia Valeria Ramos de-
dc.publisher.countryBrasilpt_BR
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica e Informática Industrialpt_BR
dc.publisher.initialsUTFPRpt_BR
dc.subject.cnpqCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA::MEDIDAS ELETRICAS, MAGNETICAS E ELETRONICAS INSTRUMENTACAO::INSTRUMENTACAO ELETRONICApt_BR
dc.subject.capesEngenharia Elétricapt_BR
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