Investigação numérica do RAO de sensores de rastreamento óptico para medição de altura de onda

Abstract

Os sistemas de rastreamento por imagem utilizando alvos refletivos vêm sendo otimizados e uma de suas aplicações é na medição da elevação de superfície livre em tanques de onda. Em estudos anteriores acerca dessa aplicação, foram verificadas discrepâncias em relação às medições feitas com sensores mais tradicionais no mercado onde, também, foram listadas possíveis causas das medições imperfeitas. O presente trabalho baseia-se na investigação de uma das hipóteses levantadas: uma avaliação do RAO dos alvos refletivos flutuantes para verificar se seus movimentos, que são capturados pelo sistema de rastreamento óptico, coincidem com os da superfície livre. Foi utilizado o software OpenFOAM com a extensão olaFlow para realizar simulações do movimento dos alvos refletivos submetidos à ondas, a partir das quais puderam ser obtidas razões entre valores de altura de onda medida pelo alvo e medição convencional do software, e uma comparação tanto com os resultados experimentais quanto com a curva de RAO gerada pelo software Maxsurf pelo método dos painéis pôde ser realizada. Verificou-se que, para a faixa de frequências de onda utilizada nas simulações, os pontos na curva de RAO encontram-se na região regida pelos termos de restauração, tendo valores iguais ou levemente diferente de um, no entanto os desvios observados nas simulações entre corpo flutuante e onda foram de magnitude inferior e de comportamento diferente dos observados pelos ensaios experimentais dos estudos anteriores. Assim, concluiu-se que o RAO não era o responsável pelas inconformidades nos resultados dos experimentos com rastreamento óptico, abrindo espaço para estudos visando aprimoramento da captura óptica do sistema rastreamento por imagem em ensaios de onda.

Image tracking systems using refletive targets have been geting optimized and one of its applications is free-surface elevation measurement in wave tanks. Previous studies considering this application verified discrepancies in relation to measurements from more traditional sensors where also were listed possible causes for the imperfect measurements. The present work is based on the investigation of one of the raised hypotheses: an evaluation of the RAO of the floating refletive targets to verify if its movements, which are captured by the optical tracking system, coincide with the ones of the free surface. It was used the OpenFOAM software with the olaFlow extension to simulate the refletive targets’ movements when submitted to waves, from where could be obtained the ratio between the wave height values measured by the floating body tracking and standard software’s measurement, and a comparison both with experimental data and with with a RAO curve generated by pannel method in the software Maxsurf could be done. It was verified that, for the range of wave frequencies considered in the simulations, the points on the RAO curve are located in the region governed by the restoration terms, having values equal or slightly higher than one, however the deviations observed between floating body and wave in the simulations had less magnitude and different behavior than the experimental data of the previous studies. Thereby, it was concluded that the RAO is not the responsible for the unconformities on the results of the optical tracking experiments, making space for studies aiming improvements in optical capture from the image tracking system on wave experiments.