Analysis of the free surface in a hydraulic jump using a depth camera

Abstract

[SPA] El presente trabajo analiza la superficie libre de un resalto hidráulico con número de Froude de 7.2. La turbulencia del flujo exige instrumentación con frecuencias de muestreo altas para capturar las rápidas fluctuaciones de la superficie libre, por lo que se emplea una cámara de profundidad Intel® RealSense™ D435if que permite captar el entorno en tres dimensiones con una buena resolución espacial y temporal de forma no intrusiva. En este artículo se analiza la capacidad de este equipo para rastrear la superficie libre aireada considerando diferentes frecuencias de muestreo. Los resultados de la superficie libre del resalto obtenidos con la cámara de profundidad se compararon con los valores obtenidos con una sonda de conductividad de 0.4 mm de grosor del electrodo, construida en el Laboratorio de Hidráulica de la Universidad Politécnica de Cartagena. Los análisis indican que la cámara no intrusiva detecta la superficie libre media asociada a fracciones de aire entre el 50% y el 90%.[ENG] This work analyzes the free surface of a hydraulic jump with a Froude number of 7.2. The turbulence of the flow requires instrumentation with high sampling rates to capture the rapid fluctuations of the free surface; so, an Intel® RealSense™ D435if depth camera is used to capture the surface in three dimensions with good spatial and temporal resolution in a non-intrusive way. The results of the aerated free surface obtained with the depth camera are compared with the values measured by a conductivity probe with a 0.4 mm thick electrode, built at the Hydraulics Laboratory of the Universidad Politécnica de Cartagena. The analysis indicates that the non-intrusive camera detects the mean free surface associated with air fractions between 50% and 90%.Esta publicación es parte del proyecto de I+D+i PID2022-142037OB-I00, financiado por MICIU/AEI/10.13039/501100011033/ y “FEDER Una manera de hacer Europa