Particle image velocimetry applications in complex flow systems

Abstract

El objetivo principal de esta tesis es la mejora y la aplicación de la técnica PIV para analizar diferentes flujos de fluidos complejos en los sistemas que contienen partes sólidos móviles o estacionarias. Las partículas de alginato con/sin compuesto de fluoresceína incrustada se han desarrollado como una serie de elementos alternativos de siembra de nuevas aplicaciones de flujo para el PIV. Se ha encontrado que las micro-partículas de alginato tienen muchas ventajas sobre los tradicionales utilizados en sistemas de PIV. Un estudio amplio sobre el análisis del flujo en tres dimensiones de la bomba de engranajes externa se ha hecho por la técnica tiempo-resuelva PIV para investigar la dinámica y las estadísticas de flujo turbulento. Vorticidad y zonas turbulentas de alta energía cinética se han identificado dentro de la bomba de engranajes externa. La técnica PIV se ha aplicado de manera eficiente para analizar un intercambiador de calor de motor de flujo de bypass en un túnel del viento de bajo velocidad. Las partículas de alginato que contienen fluoresceína se han utilizado eficientemente en los experimentos que conducen a mejorar la calidad de la imagen PIV y analizar las estructuras de pequeña escala de los flujos.

The main objective of the thesis is the improvement and application of the PIV technique to analyse different complex fluid flows in systems that contain solid moving or stationary parts. The alginate particles with/without fluorescein compound imbedded have been developed as a new alternative flow seeding elements for PIV applications. It has been found that the alginate micro particles have many advantages over traditional ones used in PIV systems. A comprehensive study on the three-dimensional flow analysis of the external gear pump has been done by time-resolved PIV technique to investigate its turbulent flow dynamics and statistics. Vorticity and high turbulent kinetic energy areas have been identified inside the external gear pump. The PIV technique has been efficiently applied to analyse an engine bypass flow heat exchanger in a low speed wind tunnel. The alginate particles containing fluorescein have been efficiently used in the experiments that lead to improve the PIV image quality and analyse the small-scale structures of the flows.