Medição de ondas em tanque de provas via rastreamento de alvos flutuantes

Abstract

O presente trabalho visa a validação de um sistema para medição de ondas utilizando rastreamento óptico. Os sistemas que são aplicados na medição da elevação da superfície durante experimentos em laboratórios necessitam em sua maioria interferir no meio medido, e rotinas extensas ou adicionais para calibração. As limitações apresentadas pelos sistemas de medição resistivos, capacitivos e por ultrassom implicam na necessidade de um sistema menos invasivo e com boa precisão. O sistema óptico já é utilizado para as medições de deslocamento dos modelos, contudo para a medição da altura de onda ele não é empregado. Com isso neste trabalho o sistema óptico foi testado, em paralelo com um sistema capacitivo, para avaliar sua resposta quando submetido a ondas geradas em uma base oceânica. O ensaio foi realizado no Calibrador Hidrodinâmico do Tanque de Provas Numérico da Universidade de São Paulo. Foram testadas ondas regulares e irregulares, em que o sistema óptico apresentou boa correlação quando confrontado com o sistema capacitivo. Apenas nas ondas regulares de maior frequência testadas, aproximadamente 1,88 Hz, o sistema óptico apresentou cavados mais acentuados do que o esperado, fazendo com que a diferença entre as amplitudes de onda para ambos os sistemas fosse mais relevante. Os fatores que podem afetar a qualidade dos resultados são avaliados nesse trabalho e futuras análises para compreensão dos fenômenos e melhor caracterização do sistema para aplicações laboratoriais são sugeridas.

Abstract: The present work aims to validate a system for measuring waves using optical tracking. The systems applied in the measurement of the water surface elevation during experiments in laboratories usually need to interfere in the measured medium, and extensive or additional routines for calibration. The limitations presented by resistive, capacitive and ultrasound measuring systems imply the need for a less invasive and accurate system. The optical system is already used for the displacement measurements of the models, however for the measurement of the wave height it is not applied. In this work, the optical system was tested, in parallel with a capacitive system, to evaluate its response when subjected to waves generated on an oceanic basis. The test was carried out in the Hydrodynamic Calibrator of the Numerical Prove Tank at the University of São Paulo. Regular and irregular waves were tested, the optical system showed good correction with the capacitive system. Only in the regular waves tested with the highest frequency, approximately 1.88 Hz, the optical system showed more accentuated troughs than expected, making the difference between the wave amplitudes for both systems more relevant. The factors that can affect the quality of the results are evaluated in this work and future analysis to understand the phenomena and better characterize the system for laboratory applications are suggested.