La medición cuantitativa de In situ Flujos de utilizar un aparato autónomo Velocimetry Subacuático (SCUVA)

El objetivo general del siguiente experimento es medir el movimiento de fluidos inducido por cuerpos en movimiento o estacionarios en un entorno de campo natural. Esto se logra mediante el uso de buceo, que es desplegado por un buzo dentro de los límites de buceo seguro. Primero, el buzo identifica y nada hacia un objetivo.

Después de alinear el aparato en relación con el objetivo y colocar la lámina láser, el buzo ilumina e inicia la grabación de video para capturar campos de partículas consecutivos a lo largo del tiempo después de la finalización de la inmersión, con el fin de producir campos de velocidad que rodean un objetivo, los videos se descargan y procesan. Se obtienen los resultados del análisis. Que muestran flujos en el entorno natural del campo después del transporte de fluidos por parte de los animales nadadores.

La principal ventaja de utilizar el buceo sobre las técnicas de medición de laboratorio, como la imagen digital de partículas, la simetría FLOS o DPIV, es que ahora se pueden medir los movimientos de los fluidos en un entorno de campo natural. Y lo que esto hace es permitirnos responder preguntas clave en los campos de la oceanografía y la biología relacionadas con el rendimiento de los animales en la natación, las interacciones entre depredadores y presas y la ecología. Este método se puede utilizar para medir el flujo alrededor de animales nadando o pulpas de coral o interacciones bentónicas.

También se puede utilizar para medir los flujos alrededor de las estructuras hechas por el hombre. La demostración visual de este método es fundamental, ya que las mediciones de campo son difíciles de aprender, lo que requiere el conocimiento de las técnicas de medición y la comodidad con el buceo nocturno. Para comenzar este procedimiento, obtenga una cinta de grabación de alta definición o HD.

Asegúrese de que todos los componentes del S scuba tengan suficiente batería y funcionen correctamente. Prepare las carcasas del láser y de la cámara para su uso limpiando las ranuras de las juntas tóricas y las juntas tóricas con la toalla limpia o la toallita suministrada por el fabricante para engrasar uniformemente las juntas tóricas en las juntas tóricas y reemplácelas en las ranuras de la carcasa. Además, limpie las aberturas del láser y de la carcasa de la cámara para evitar la deformación de la lámina láser y las marcas en la lente de la carcasa de la cámara.

A continuación, prepárese para una prueba de presión colocando tiras de humedad de papel desechables en las carcasas. Compruebe los sellos de las juntas tóricas colocando las carcasas vacías en una bañera llena de agua. Los objetos pesados deben colocarse encima de las carcasas para sumergirlas.

Dado que las carcasas flotan cuando están vacías después de cinco a 10 minutos, retire las carcasas de la bañera y la toalla. Seca el exterior. Compruebe si hay humedad en el interior de las carcasas inspeccionando las tiras de humedad.

Una vez que las carcasas pasen la prueba de presión, coloque los componentes de buceo dentro de las carcasas. Conecte módulos de luz de descarga de alta intensidad a la carcasa de la cámara. Asegúrese de que las luces estén orientadas de tal manera que iluminen el área directamente delante de la cámara y el operador, pero que no interfieran con el mantenimiento del agarre de las manijas y el funcionamiento de los controles de la cámara.

En un entorno con poca luz, se puede utilizar una hoja de papel sensible a la temperatura para determinar la orientación de la hoja con láser. Cuando el rayo láser está correctamente alineado en relación con la lente óptica instalada en la carcasa del láser, la combinación de lentes láser creará una lámina vertical de luz que se orienta perpendicularmente a la carcasa de la cámara, utilizando accesorios de buceo y el brazo rígido o extensible, conecte la carcasa del láser y la carcasa de la cámara entre sí. Asegúrese de que las carcasas estén firmemente fijadas y que las carcasas no puedan girar entre sí.

Es fundamental que la lámina láser permanezca orientada perpendicularmente al campo de visión de la cámara. Debido a las capacidades actuales de medición de buceo, las inmersiones solo se pueden realizar en lugares con poca luz o durante la noche para evitar la interferencia de la luz natural con la luz láser. Por lo tanto, se recomienda estar al anochecer o más tarde antes de entrar al agua.

Encienda la carcasa de la cámara antes de entrar en el agua. La carcasa de la cámara tiene un sensor de humedad electrónico incorporado que proporciona advertencias visuales en caso de humedad en la carcasa de la cámara. El sensor solo funciona cuando la carcasa de la cámara está encendida.

El siguiente paso es entrar en el agua y comenzar la configuración del equipo y el experimento como se describe en el protocolo escrito. Una vez que se haya configurado el equipo, calibre el buceo registrando un objeto con dimensiones conocidas en la hoja láser. Después de la inmersión, se puede extraer una constante de calibración para convertir el tamaño del campo de visión de unidades de píxeles a centímetros al encontrar un objetivo.

Es necesario determinar las propiedades ambientales del flujo a granel. Si está presente, la dirección actual dictará el aparato y la posición del buzo en relación con el objetivo. Durante las mediciones, la dirección del flujo masivo que rodea el objetivo se puede inferir observando las burbujas exhaladas por el buzo y notando su movimiento lateral.

También se puede liberar una pequeña cantidad de tinte fluorescente para determinar la dirección de la corriente. Dado que el flujo generado por el buzo puede ser una fuente de error de medición DPIV, el buzo no debe ubicarse aguas arriba de la posición objetivo. La lámina láser paralela a la dirección de la corriente para maximizar el tiempo de residencia de las partículas dentro de la lámina láser, minimizando así los errores DPIV.

A continuación, coloque el buzo S para iluminar y registrar los movimientos de fluido que rodean a un objetivo. Comience a grabar a medida que el objetivo se mueve a través del campo de visión de la cámara, absténgase de movimientos de rotación y fuera del plano durante la grabación de video. Después de apagar todos los componentes del scuba y restaurar el brazo láser a su posición retraída, retire el scuba del agua, separe la cámara y las carcasas del láser del brazo.

Enjuague o remoje el aparato en agua dulce antes de secarlo para evitar la oxidación del aparato. Después de que las carcasas se sequen, retire los componentes de las carcasas, recargue y reemplace las baterías si es necesario. Para otra inmersión, conecte la cámara de video a una computadora y extraiga el video de la cinta HD mediante un paquete de software de video HD.

Después de la extracción de vídeo, determine el rango de vídeo que se convertirá en una serie de imágenes para el análisis DPIV. Asegúrese de que las proporciones de aspecto de píxeles y los tamaños de imagen extraídos coincidan con la configuración de video HD. Importe estas imágenes al programa de procesamiento A-D-P-I-V desde la calibración previa a la inmersión.

Introduzca los parámetros de captura de imagen de selección de constante de calibración, que se solicitan desde el paquete de software DPIV. A continuación, genere los campos de velocidad a partir de imágenes de partículas consecutivas. También se pueden aplicar pasos adicionales de posprocesamiento, en función de la calidad y los tipos de mediciones, cuando la obtención de imágenes se realiza correctamente.

Las imágenes de partículas que rodean el objetivo deben ser nítidas y fáciles de distinguir, como se muestra en este campo de partículas in situ que rodea a Aurelia en combinación con el paquete de software de procesamiento A-D-P-I-V, aquí se revelan los campos de velocidad de flujo que rodean el objetivo. Los vectores amarillos en el campo de velocidad indican la magnitud y la dirección de la velocidad del flujo local. Si se recopila suficiente vídeo para proporcionar una serie temporal de imágenes, también se puede determinar una serie temporal de campos de velocidad.

Las imágenes incorrectas pueden resultar en campos de partículas poco claros en cju. Aquí se muestra un campo de partículas que rodea a missi. La flecha roja indica una región de alta reflectividad, lo que da como resultado la saturación de la imagen, lo que dificulta la distinción entre las partículas y el objetivo.

Otro ejemplo de imagen incorrecta es evidente en este campo de partículas que lo rodea, por lo que la flecha roja indica una región de rayas que se produce cuando el caudal no se muestrea a una frecuencia lo suficientemente alta. Al dominar este procedimiento, las mediciones se pueden completar entre una y dos horas, dependiendo de la duración de la inmersión mientras se realiza esta técnica de medición, sin embargo, es realmente importante mantener una flotabilidad neutra adecuada y también tener suficiente conocimiento de las condiciones locales de buceo antes de ingresar al agua. No olvide que trabajar con láseres es extremadamente peligroso, por lo que siempre se deben seguir las precauciones adecuadas, como la alineación del láser, cuando se trabaja con este procedimiento.

Siguiendo este procedimiento, el posprocesamiento de MATLAB se puede utilizar para responder a preguntas adicionales como el rendimiento energético y los caudales.