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Engineering

सतहों के पास उच्च गति कण छवि velocimetry

Published: June 24, 2013 doi: 10.3791/50559
Automatic Translation
1, 1
1Department of Mechanical Engineering, University of Michigan

Summary

उच्च संकल्प, उच्च गति कण छवि velocimetry (PIV) का उपयोग कर सीमाओं के पास क्षणिक प्रवाह का अध्ययन करने के लिए एक प्रक्रिया यहाँ वर्णित है. PIV ऐसी छवि और रिकॉर्डिंग गुण, लेजर चादर गुण, और विश्लेषण एल्गोरिदम के रूप में कई पैरामीटर बाधाओं के अनुकूलन के द्वारा किसी भी ऑप्टिकली सुलभ प्रवाह को लागू एक गैर दखल देने माप तकनीक है.

Abstract

बहु - आयामी और क्षणिक बहती विज्ञान, इंजीनियरिंग, और स्वास्थ्य विज्ञान के कई क्षेत्रों में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं, लेकिन अक्सर अच्छी तरह से समझ नहीं रहे हैं. इन प्रवाह की जटिल प्रकृति के कण छवि velocimetry (PIV), ऑप्टिकली सुलभ प्रवाह के लिए एक लेजर आधारित इमेजिंग तकनीक का उपयोग कर अध्ययन किया जा सकता है. PIV के कई रूपों के मूल तलीय दो घटक वेग माप क्षमताओं से परे तकनीक का विस्तार है कि मौजूद हैं, बुनियादी PIV प्रणाली एक प्रकाश स्रोत (लेजर), एक कैमरा, ट्रेसर कण, और विश्लेषण एल्गोरिदम के होते हैं. इमेजिंग और रिकॉर्डिंग मापदंडों, प्रकाश स्रोत, और एल्गोरिदम ब्याज के प्रवाह के लिए रिकॉर्डिंग का अनुकूलन और वैध वेग डेटा प्राप्त करने के लिए समायोजित कर रहे हैं.

दूसरी प्रति कुछ तख्ते पर एक विमान में आम PIV जांच उपाय के दो घटक वेग. Transi हल करने में सक्षम हालांकि, इंस्ट्रूमेंटेशन में हाल के घटनाक्रम में मदद की है उच्च फ्रेम दर (> 1 किलो हर्ट्ज) मापनईएनटी उच्च अस्थायी समाधान के साथ बहती है. इसलिए, उच्च फ्रेम दर माप अत्यधिक क्षणिक प्रवाह की संरचना और गतिशीलता के विकास पर सक्षम जांच है. ये जांच जटिल प्रवाह की मूलभूत भौतिक विज्ञान को समझने में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं.

एक फ्लैट प्लेट की सतह के पास एक क्षणिक प्रवाह का अध्ययन करने के लिए उच्च संकल्प, उच्च गति तलीय PIV प्रदर्शन करने के लिए एक विस्तृत वर्णन यहां प्रस्तुत किया है. ऐसी छवि और रिकॉर्डिंग गुण, लेजर चादर गुण के रूप में पैरामीटर की कमी का समायोजन, और ब्याज की किसी भी प्रवाह के लिए PIV अनुकूल करने के लिए एल्गोरिदम प्रसंस्करण के लिए विवरण शामिल हैं.

Introduction

बहु आयामी वेग के मापन और समय में प्रवाह क्षेत्र ट्रैक करने की क्षमता विज्ञान, इंजीनियरिंग, और स्वास्थ्य विज्ञान के कई क्षेत्रों में महत्वपूर्ण जानकारी प्रदान करते हैं. प्रवाह इमेजिंग के लिए सबसे व्यापक रूप से इस्तेमाल की तकनीक के बीच कण छवि velocimetry (PIV) है. प्रारंभ में वेग घटकों विमान में दो की मापी फोटो, PIV वेरिएंट तीन घटक और बड़ा माप क्षमताओं को प्रदान करने के लिए विकसित किया गया है कि एक तलीय तकनीक के रूप में स्थापित किया. सभी PIV सिस्टम ट्रेसर कण, एक या एक से अधिक प्रकाश स्रोतों, और एक या एक से अधिक कैमरों से मिलकर बनता है. ठोस कणों या बूंदों आमतौर ट्रेसर कणों के रूप में उपयोग किया जाता है लेकिन प्रवाह में निहित बुलबुले भी ट्रेसर कणों के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है. कैमरा (ओं) तो छवि (ओं) बिखरे हुए या वे प्रकाश स्रोत (ओं) द्वारा विकिरणित हैं के बाद ट्रेसर कण से प्रकाश उत्सर्जित. विविधताओं 1,2 की व्यापक रेंज के बीच सबसे आम एक एक चूहे पर एक विमान में दो वेग घटक कब्जादूसरी प्रति कुछ फ्रेम के ए. अभी हाल ही में नए उपकरण किलोहर्ट्ज़ रेंज में अशांत समय के तराजू पर प्रवाह का पालन करें कि उच्च फ्रेम दर माप (> 1 किलो हर्ट्ज) सक्षम है.

PIV एक में जाना समय की देरी से अलग होती है कि छवियों की एक जोड़ी से कण समूहों की औसत गति पर नज़र रखने के द्वारा एक वेग क्षेत्र को निर्धारित करता है. प्रत्येक छवि नियमित अंतराल पर पूछताछ खिड़कियों की एक ग्रिड में विभाजित है. सबसे आम पूछताछ खिड़की आकार 32 x 32 पिक्सल है. एक एल्गोरिथ्म पूछताछ खिड़की प्रति एक विस्थापन वेक्टर, जिसके परिणामस्वरूप सभी पूछताछ खिड़कियों के लिए पार से संबंध समारोह गणना करता है और इसलिए वैक्टर की एक नियमित ग्रिड पैदा करता है. समय की देरी से विस्थापन वेक्टर क्षेत्र डिवाइडिंग तब वेग वेक्टर क्षेत्र को निर्धारित करता है.

PIV माप की योजना बना जब यह आम तौर पर प्रयोगात्मक सेटिंग्स के चुनाव परस्पर विरोधी आवश्यकताओं के बीच एक समझौता है कि एहसास करने के लिए महत्वपूर्ण है. दूसरे शब्दों में, अनुभवमानसिक शर्तों को ध्यान से हाथ में अध्ययन के लिए महत्वपूर्ण हैं कि प्रवाह के पहलुओं पर कब्जा करने की योजना बनाई जाने की जरूरत है. Raffel एट अल. 1 और एड्रियन और Westerweel 2 द्वारा पुस्तकें इन बाधाओं के उत्कृष्ट में गहराई से विचार विमर्श प्रदान करते हैं. यहाँ हम वर्तमान संदर्भ में सबसे महत्वपूर्ण हैं कि कई पर प्रकाश डाला.

क्षेत्र के दृश्य (FOV) के चुनाव को यहां पैरामीटर चयन के लिए शुरुआती बिंदु की स्थापना की जाएगी. कैमरा चिप पर पिक्सल की संख्या तो एक बार पार से संबंध प्रक्रिया के दौरान एक 50% ओवरलैप के साथ 32 x 32 पिक्सल, की पूछताछ खिड़की के आकार का उपयोग करने के लिए चुनता यह सोचते हैं कि स्थानिक संकल्प और प्राप्त कर रहे हैं कि वैक्टर की संख्या निर्धारित करता है. पूछताछ खिड़की प्रति 8-10 कणों की एक बोने घनत्व आम तौर पार से संबंध समारोह में सहायता करने के लिए वांछित है. हालांकि, इस तरह के कण ट्रैकिंग velocimetry (पीटीवी) है और यह समय औसतन सहसंबंध दृष्टिकोण के रूप में विशेष एल्गोरिदम, वहाँ रहे हैं कि हो सकता हैसतहों के पास इमेजिंग के साथ मामला है कम बोने घनत्व (1-3 कणों / पूछताछ खिड़की) के साथ स्थितियों का समाधान करने के लिए इस्तेमाल किया जाएगा. प्रत्येक पूछताछ खिड़की के भीतर वेग ढ़ाल कि खिड़की के परिणामस्वरूप प्रतिनिधि वेक्टर में एक पूर्वाग्रह से बचने के लिए छोटा होना चाहिए ध्यान दें.

एक स्थापित नियम के अंगूठे के पहले और दूसरे फ्रेम के बीच कण विस्थापन बाँधना नुकसान (पहले से पूछताछ खिड़की के भीतर कण छवियों के नुकसान की संख्या को कम करने के लिए 8 पिक्सल (¼ पूछताछ खिड़की के आकार के) से अधिक नहीं होना चाहिए संबंध के लिए) दूसरे फ्रेम करने के लिए फ्रेम. नतीजतन, लगातार दो लेजर दालों (डीटी) के बीच के समय के अनुसार समायोजित किया जाना है. कम अंत संकल्प सीमा 0.1 पिक्सेल विस्थापन के आदेश पर है क्योंकि हालांकि, 8 पिक्सेल विस्थापन के बराबर नीचे डीटी को कम वेग गतिशील रेंज कम हो जाएगा.

8 पिक्सेल विस्थापन डब्ल्यू करने के लिए इसी तरह केइमेजिंग विमान ithin, उच्चतम वेग कणों बाँधना घाटे की संख्या को कम करने के लिए फिर से, प्रकाश चादर मोटाई के एक चौथाई से अधिक पार नहीं करना चाहिए. दो लेजर दालों के बीच के समय में देरी प्रकाश चादर विमान के भीतर सबसे अच्छा सहसंबंध सुनिश्चित करने के लिए प्रयोग किया जाता है, चादर की मोटाई इस संदर्भ में एक चर है. प्रकाश की तीव्रता की एकरूपता यह ऐसी तलीय लेजर प्रेरित प्रतिदीप्ति इमेजिंग 3, एक के पास शीर्ष टोपी बीम प्रोफाइल के रूप में तीव्रता आधारित मापन के लिए है के रूप में महत्वपूर्ण नहीं है, विशेष रूप से उच्च संकल्प इमेजिंग के लिए, PIV गुणवत्ता में मदद करता है.

सामान्य में, अध्ययन के तहत प्रवाह की प्रकृति के बारे में कुछ मान्यताओं प्रयोगात्मक मापदंडों के चयन में एक प्रारंभिक बिंदु के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है. फिर, खोजपूर्ण प्रयोगों सेटिंग्स को निखारने की जरूरत हो सकती है.

यहाँ हम दो वेग घटक की उच्च फ्रेम दर इमेजिंग माप की अनुमति देता है कि एक PIV प्रयोग कैसे स्थापित करने का वर्णनसीमा परत संरचनाओं को हल करने के लिए पर्याप्त है कि स्थानिक संकल्प के साथ एनटीएस. यह एक उच्च पुनरावृत्ति दर के उपयोग के साथ पूरा किया है मंदिर 00 डायोड पंप ठोस राज्य लेजर, एक लंबी दूरी की माइक्रोस्कोप, और एक उच्च फ्रेम दर CMOS कैमरा. सतहों के पास इमेजिंग पर कुछ विवरण भी शामिल किए गए हैं.

Protocol

1. लैब सुरक्षा

  1. समीक्षा लेजर सुरक्षा एक लेजर संचालन से पहले सामग्री और प्रशिक्षण आवश्यकताओं को पूरा किया गया है कि यह सुनिश्चित करें.
  2. लेज़रों के साथ काम करने के लिए सही सुरक्षा उपकरण प्राप्त करते हैं. हर व्यक्ति लेजर के उत्सर्जन तरंगदैर्ध्य (ओं) को रोकेंगे कि लेजर सुरक्षा काले चश्मे की एक जोड़ी पहनने चाहिए. लेजर काम कर रहा है जब दूसरों को बताने के लिए प्रयोगशाला के बाहर एक चेतावनी के संकेत को स्थापित करें. ऑप्टिकल बेंच के आसपास रुको लेजर सुरक्षा पर्दे एक साझा अंतरिक्ष प्रयोगशाला में सह कार्यकर्ता दूसरे से अलग करने के लिए.
  3. लेज़रों के साथ काम कर रहा है जब सब देखता है और गहने निकालें.
  4. समायोजन करने के ऊपर या बीम के नीचे तक पहुँचने की जरूरत नहीं होगी कि इतनी उपकरण की स्थापना: उपकरण की स्थापना जब किरण पथ पर विचार करें.
  5. सुरक्षित रूप से लेजर संचालित करने के लिए कैसे निर्धारित करने के लिए लेजर मैनुअल पढ़ें.
  6. लेजर बीम के विमान की अपनी आँख के स्तर से बाहर रखें!

2. Benchtop सेट अप

  1. बढ़ाई टी का निर्धारण करेंटोपी आवेदन के लिए आवश्यक और उपयुक्त लेंस का चयन किया जाएगा. बढ़ाई (एम) क्षेत्र के दृश्य (FOV) की इसी लंबाई के साथ कैमरा चिप की लंबाई विभाजित करके निर्धारित किया जा सकता है. इस उदाहरण में, कैमरा चिप की लंबाई 17.6 मिमी है और FOV के इसी लंबाई 2.4 मिमी है. इसलिए, एम = 17.6 मिमी / 2.4 मिमी = 7.33. एक लंबी दूरी की खुर्दबीन इस छोटे FOV प्राप्त करने के लिए यहाँ प्रयोग किया जाता है.
    1. पास दीवार क्षेत्र में अपेक्षित वेग से कुछ किसी न किसी परिकलन करना. इस तरह के फ्रेम दर और PIV 1,2 के लिए व्यावहारिक दिशा निर्देशों के अनुसार समय की देरी के रूप में रिकॉर्डिंग के मापदंडों का निर्धारण करने के लिए इन अनुमानों का प्रयोग करें. यह 8 पिक्सल यात्रा करने के लिए एक कण के लिए ले जाएगा समय का निर्धारण करते हैं. यह प्रत्येक लेजर पल्स (डीटी) के बीच के समय में देरी का निर्धारण करेगा. समय श्रृंखला PIV में, 1/dt आवश्यक कैमरे के फ्रेम दर निर्धारित करेगा और कैमरे द्वारा स्वीकृत अधिकतम फ्रेम दर से कम होना चाहिए. इन मानकों के लिए छोटे समायोजन हो सकता हैबाद में उच्च गुणवत्ता वेग डेटा प्राप्त करने के लिए प्रवाह रिकॉर्डिंग अनुकूलन करने के लिए आवश्यक हो सकता है. आवश्यक फ्रेम दर अधिकतम लेजर पुनरावृत्ति दर से अधिक है, दो लेज़रों फ्रेम straddling मोड में PIV प्रदर्शन करने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है. इस उदाहरण के लिए, फ्रेम दर (5 किलोहर्ट्ज़) लेजर की अधिकतम पुनरावृत्ति दर से अधिक नहीं है और इस प्रकार केवल एक ही लेजर समय श्रृंखला मोड में PIV प्रदर्शन करने के लिए आवश्यक है.
  2. तालिका के संबंध में लेजर स्तर
    1. एक स्तर ऑप्टिकल तालिका के एक छोर पर लेजर सिर सेट. सीधे मेज के दूसरे छोर पर किरण पथ में एक बीम डंप रखें.
    2. लेजर सिर और बीम डंप के बीच एक ऑप्टिकल रेल रखें. टेप एक बीम अवरोधक के लिए एक लक्ष्य, एक वाहक करने के लिए बीम अवरोधक को ठीक करने और रेल पर वाहक जगह.
    3. एक कम वर्तमान स्थापित करने के लिए वर्तमान लेजर सेट - पर्याप्त लेस करने के लिए नहीं बल्कि कागज के एक पत्रक को जलाने के लिए काफी है. लेजर पर मुड़ें और आगे पीछे वाहक स्लाइड. लेजर स्थिति unt के लिए छोटे समायोजन करेंवाहक आगे पीछे कदम के रूप में लेजर बीम के आईएल केंद्र एक स्थान में रहता है. ऑप्टिकल तालिका करने के लिए लेजर को ठीक करें.
    4. एक संयोजन वर्ग का उपयोग कर लेजर बीम का केंद्र की ऊंचाई मापने. लेजर बंद करें.
  3. लेजर चादर बनाने प्रकाशिकी स्थापित करें
    1. रेल निकालें लेकिन किरण डंप के सामने लक्ष्य के साथ बीम अवरोधक जगह है. लेजर पर मुड़ें और बीम का केंद्र लक्ष्य हिट जहां ध्यान से निशान. भी लेजर चादर के लिए फार्म लेजर पथ में, इस प्रदर्शन में दूरबीन बनाने की एक चादर भी शामिल है कि किरण homogenizer (बिहार) है जो प्रकाशिकी, बनाने शीट रखें. लेजर चादर की ऊंचाई FOV से भी बड़ा होना चाहिए. केंद्र निशाने पर निशान के बारे में लेजर चादर की ऊंचाई और चौड़ाई के लिए बिहार की स्थिति को समायोजित करें और लेजर गुहा में वापस यात्रा से प्रतिबिंब वापस रखने के लिए. प्रतिबिंब वापस से बचने के लिए यदि आवश्यक हो तो लेजर सिर और बिहार के बीच में एक छेद रखें. लेजर बंद करें. एलइस प्रदर्शन में ight चादर 8 मिमी और 0.5 मिमी की मोटाई, क्रमशः, और 0.4 MJ / नाड़ी की एक नाड़ी ऊर्जा की ऊंचाई था.
    2. अंतरिक्ष ऑप्टिकल मेज पर ही सीमित है, तो 90 डिग्री से लेजर प्रकाश चादर बारी करने के लिए एक 45 डिग्री उच्च प्रतिबिंब दर्पण जगह है. एक बीम अवरोधक के टेप एक और लक्ष्य है, एक वाहक करने के लिए बीम अवरोधक को ठीक करने और रेल पर वाहक जगह. दर्पण के बाद रेल विधानसभा रखें. लेजर पर मुड़ें. यह रेल के साथ स्लाइड के रूप में प्रकाश चादर के केन्द्र लक्ष्य को एक ही स्थान पर रहता है जब तक दर्पण के लिए छोटे समायोजन करें.
    3. माप (यहाँ पर चर्चा उदाहरण के लिए 5 किलो हर्ट्ज) के लिए फ्रेम दर मैच और अधिकतम स्थापित करने के लिए वर्तमान लेजर स्थापित करने के लिए लेजर पुनरावृत्ति दर निर्धारित करें. बिहार और लक्ष्य के बीच एक रेल रखें. वाहक करने के लिए एक दूसरे बीम अवरोधक देते हैं और रेल पर विधानसभा जगह है. लेजर पर मुड़ें. बिहार से केन्द्र बिन्दु का स्थान निर्धारित करने के लिए आगे और पीछे वाहक स्लाइड. एफ ओ सी के स्थान चिह्नितबिहार के सापेक्ष अल बिंदु. एक दर्पण का उपयोग किया जाता है, तो दर्पण को माप सापेक्ष बनाना. केंद्र बिन्दु पर लेजर चादर की अनुमानित ऊंचाई उपाय. लेजर बंद करें.
  4. लंबी दूरी की खुर्दबीन और कैमरा माउंट और समायोजित
    1. लंबी दूरी की खुर्दबीन (LDM) और एक केंद्रित वर्ग और संयोजन वर्ग का उपयोग करते हुए कैमरे छिद्र की क्षैतिज और ऊर्ध्वाधर centerlines चिह्नित करें. मेज और LDM और कैमरे की क्षैतिज centerlines के बीच की दूरी को मापने.
    2. विमान सेवाओं के लिए LDM और कैमरा फिक्स और LDM और कैमरे की क्षैतिज centerlines ही ऊंचाई पर हैं इसलिए कि ऐसे वाशर या पागल के रूप में किसी भी स्पेसर, का उपयोग करें. रेल पर LDM और कैमरे को ठीक करें. उचित एडाप्टर का उपयोग कर LDM और कैमरा संलग्न. क्षैतिज centerlines प्रकाश चादर के केंद्र के रूप में मेज के ऊपर ही दूरी हैं ताकि विधानसभा की ऊंचाई समायोजित करें.
    3. फोकल पुलिस के निशान के सामने एक अनुवाद चरण फिक्सकिरण के पूर्णांक. अनुवाद चरण की गति किरण प्रचार के समानांतर होगी. पूरे विधानसभा प्रकाश शीट को सीधा है कि इतनी अनुवाद चरण के लिए कैमरा विधानसभा साथ रेल को ठीक करें. केन्द्र बिन्दु के साथ LDM और कैमरे के ऊर्ध्वाधर centerlines aligning द्वारा केंद्र कैमरा विधानसभा.
    4. कंप्यूटर और उच्च गति नियंत्रक (HSC) के लिए कैमरा कनेक्ट. एचएससी के लिए लेजर कनेक्ट करें. पर कैमरा विधानसभा की टोपी रखें और PIV सॉफ्टवेयर प्रोग्राम (LaVision डेविस 7.2) में एक तीव्रता अंशांकन प्रदर्शन करते हैं.
    5. सॉफ्टवेयर प्रोग्राम में लगातार हड़पने मोड के लिए कैमरा सेट और कैमरा विधानसभा की टोपी को हटा दें. केन्द्र बिन्दु में एक संयोजन वर्ग रखें. शासक के एक कुरकुरा छवि को ध्यान में आता है जब तक रेल के साथ कैमरा और LDM ले जाएँ. रेल के साथ कैमरा और LDM चाल और कैमरा चिप वांछित क्षेत्र के दृश्य (2 spans तक LDM का ध्यान केंद्रित छड़ का उपयोग ध्यान में तस्वीर लाने के लिए जारी.) एक 800 x 600 पिक्सेल चिप के लिए 2 इसी 4 एक्स 1.8 मिमी.
  5. यह तालिका के समानांतर है ताकि माउंट करने के लिए एक प्लेट को ठीक करने और केन्द्र बिन्दु पर यह जगह. यह कंप्यूटर पर चित्र में दिखाई दे रहा है कि ताकि थाली उठाएँ. निरंतर हथियाने और टोपी कैमरा विधानसभा को बंद कर दें. लेजर पर मुड़ें और लेजर प्रकाश शीट प्लेट की सतह के साथ संपर्क में आता है सुनिश्चित करें.

3. सेट अप फ्लो

  1. इस प्रदर्शन में, PIV सिलिकॉन तेल बूंदों से बिखरे हुए प्रकाश की छवियों की रिकॉर्डिंग के द्वारा किया जाता है. तेल बूंदों एक तेल हाथ की पिचकारी का उपयोग कर बनाया जाता है. एक कण फिल्टर, तेल फिल्टर, दबाव नियामक, जन प्रवाह मीटर, और तेल हाथ की पिचकारी: एक हवा की आपूर्ति करने के लिए निम्नलिखित मदों को कनेक्ट. एक स्टील ट्यूब के लिए हाथ की पिचकारी के उत्पादन में कनेक्ट. एक माउंट प्रयोग करें और ऑप्टिकल तालिका में स्टील ट्यूब ठीक करने के लिए दबाना, तालिका के ऊपर ट्यूब तरक्की और थाली की ओर निर्देशित.
  2. हवा की आपूर्ति वाल्व खुला. सरकानाप्रणाली के माध्यम से पर्याप्त प्रवाह बनाने के लिए> 140 kPa के दबाव नियामक पर दबाव.
  3. प्रवाह चालू करें और हाथ की पिचकारी पर हाथ की पिचकारी विमानों और बाईपास वाल्व के माध्यम से बोने घनत्व समायोजित.

4. सेट अप अनुकूलन

  1. सॉफ्टवेयर प्रोग्राम में फ्रेम दर दर्ज करें. एचएससी लेजर करने के लिए फ्रेम दर मैच एक ट्रिगर संकेत भेज रहा है कि जाँच करें. लेजर बिजली की आपूर्ति पर, पुनरावृत्ति दर और वर्तमान (क्रमशः 5 kHz और इस उदाहरण में 15.5 ए) की स्थापना की. बाहरी मोड के लिए लेजर सेट करें. लेजर लगातार बाहरी मोड पर स्विच करने या किसी और लेजर ज़्यादा गरम करना होगा पहले लेजर पर पुनरावृत्ति दर सेट से मेल खाता है एचएससी से एक ट्रिगर संकेत प्राप्त करना चाहिए.
  2. लगातार हड़पने लेजर पर बारी है, और हाथ की पिचकारी चालू करने के लिए कैमरा सेट. कण छवियों को ध्यान में हैं सुनिश्चित करने के लिए LDM पर ध्यान केंद्रित रॉड का प्रयोग करें. इसके अलावा कण छवियों की तीव्रता वाला कैमरा संतृप्त नहीं है सुनिश्चित करेंयुग. यदि हां, तो मौजूदा लेजर नीचे बारी - इस केन्द्र बिन्दु स्थान को प्रभावित करेगा! लेजर वर्तमान बदला जाता है तो कदम 2.3.3 और 2.4.3 दोहराएँ. ध्यान केंद्रित कण छवियों को प्राप्त कर रहे हैं जब हथियाने मोड बंद करें.
  3. वैध वेग डेटा प्राप्त करने के लिए रिकॉर्ड, समीक्षा, और समायोजित मापदंडों
    1. प्रवाह के कई सौ छवियों को रिकार्ड. रिकॉर्डिंग के बाद समाप्त हो गया, बोने घनत्व 32 x 32 पिक्सेल पूछताछ खिड़की प्रति 8-10 कणों के आदेश पर वह यह है कि यकीन है कि कणों से अधिक 8 पिक्सल बदलाव नहीं करने के लिए दर्ज की छवियों की जांच, और छवियों का ध्यान केंद्रित सत्यापित करने के लिए . पूर्ववर्ती मानदंडों को पूरा किया गया है जब तक दोहराएँ 4.3.1-4.3.4 कदम.
    2. कणों से अधिक 8 पिक्सल जा रहे हैं, तो 8 पिक्सेल पारियों में से एक अधिक से अधिक प्राप्त करने के लिए दो PIV लेजर दालों के बीच डीटी कमी. कणों को काफी हद तक कम से कम 8 पिक्सल जा रहे हैं, उसके अनुसार डीटी वृद्धि हुई है. एक लेजर PIV सिस्टम के लिए, डीटी फलस्वरूप फ्रेम दर बदलकर समायोजित और हैलेजर पुनरावृत्ति दर. PIV दो लेसरों का उपयोग कर के लिए, डीटी द्वितीय लेजर से पहले लेजर और एक नाड़ी से एक नाड़ी के बीच समय की देरी है. समायोजन डीटी समस्या को कम नहीं करता है, फ्रेम दर और लेजर पुनरावृत्ति की दर पहले से समायोजित किया जा सकता है और फिर डीटी फिर देखते सुन्दर करना पड़ सकता है.
    3. यह छवियों की एक श्रृंखला के दौरान कणों के समूहों को ट्रैक करने के लिए मुश्किल है, तो बाहर के विमान गति बहुत अधिक हो सकती है. इस मुद्दे के समाधान के लिए कई तरीके हैं: एक) कैमरा इमेजिंग एक मोटा प्रकाश चादर है ताकि केन्द्र बिन्दु से कैमरा विधानसभा ऑफसेट, ख) कैमरा और प्रकाश चादर विमान विधानसभा (बीच काम दूरी बढ़ाने के लिए और ध्यान केंद्रित रॉड का उपयोग करते हुए ध्यान केंद्रित ) एक बड़े गहराई का ध्यान केंद्रित प्राप्त करने के लिए, हालांकि, इस स्थानिक संकल्प कम हो जाएगा.
    4. बोने घनत्व बहुत विरल है या बहुत घना है, बढ़ाने या हाथ की पिचकारी विमानों की संख्या कम होती है.

5. प्रयोग रनिंग

  1. एक camer के प्रदर्शन करनातीव्रता के लिए एक संदर्भ सेट करने के लिए कैमरा विधानसभा पर टोपी के साथ एक तीव्रता अंशांकन. अंशांकन समाप्त हो गया है एक बार, टोपी हटा दें.
  2. अनुकूलित पुनरावृत्ति दर और चालू करने के लिए लेजर सेट करें. बाहरी मोड के लिए लेजर स्विच करने से पहले, लेजर सेट आवृत्ति मैच एक निरंतर ट्रिगर संकेत प्राप्त सुनिश्चित करें. पर लेजर मुड़ें.
  3. सिर्फ प्रकाश चादर चराई थाली की सतह की पृष्ठभूमि छवियों का एक अनुक्रम रिकॉर्ड. इन छवियों को बचाने.
  4. प्रवाह चालू करें और प्रवाह को स्थिर करने के लिए अनुमति देते हैं.
  5. लगातार हड़पने और कैमरा केंद्रित कण छवियों का संग्रह है, इसकी पुष्टि करने के लिए कैमरा सेट. निरंतर हड़पने मोड बंद करें.
  6. छवियों की वांछित संख्या में दर्ज करें और फिर रिकॉर्ड दबाएँ.
  7. रिकॉर्डिंग समाप्त हो जाने के बाद, प्रवाह और लेजर बंद कर देते हैं. छवियों के अनुक्रम की समीक्षा करें और घनत्व, और कण छवि को ध्यान बोने, कण पारी की जाँच करें. रिकॉर्डिंग संतुष्ट वरना दोहराने कदम अगर 5.4-5.7 सहेजें. अधिक रन एकत्र करने के लिए कदम 5.4-5.7 दोहराएँ.
  8. कैमरे के जोखिम समय (कैमरा छवियों का संग्रह है कि फ्रेम प्रति समय की राशि) बढ़ाएँ.
  9. प्रकाश चादर विमान में एक अंशांकन लक्ष्य निर्धारित करें और यह थाली के साथ संपर्क में आता है सुनिश्चित करें. एक प्रकाश स्रोत (यानी टॉर्च) के साथ पीछे से लक्ष्य रोशन. निरंतर हड़पने मोड में कैमरे के साथ दर्ज की गई छवि को ध्यान में है और विकृत नहीं इतना है कि लक्ष्य को समायोजित. थाली और लक्ष्य के बीच संपर्क बिंदु छवि में दिख रहा है सुनिश्चित करें - इस चित्र में प्लेट के स्थान का निर्धारण करने के लिए महत्वपूर्ण है.
  10. अंशांकन लक्ष्य का 10 छवियों को रिकार्ड. दोहराएँ 5.9-5.11 कैमरा विधानसभा या फोकस बदल जाता है हर बार कदम.

6. डेटा संसाधन

  1. इस प्रदर्शन में इस्तेमाल PIV सॉफ्टवेयर प्रोग्राम LaVision डेविस 8.1 थी. अंशांकन लक्ष्य छवियों के प्रत्येक सेट के औसत. अंशांकन rou में जिसके परिणामस्वरूप छवि का उपयोग करेंअधिग्रहीत छवियों का सच दुनिया के आयाम निर्धारित करने के लिए शाखा.
  2. छवियों की इसी सेट करने के लिए प्रत्येक अंशांकन लागू करें.
  3. Calibrated छवियों में प्लेट के स्थान का निर्धारण करते हैं. यह जानकारी एक ज्यामितीय मुखौटा (6.6 में वर्णित है) बनाने के लिए आवश्यक है.
  4. पृष्ठभूमि छवियों औसत. सतह से लेजर प्रतिबिंब बोने कणों की तीव्रता की गिनती के लिए औसत पृष्ठभूमि छवि की तीव्रता मायने रखता तुलना करके पृष्ठभूमि शोर में महत्वपूर्ण योगदान अगर निर्धारित करते हैं. दीवार के पास तेज लेजर प्रतिबिंब कण तीव्रता से तीव्रता उच्च होगा. इस पर प्रतिकूल दीवार के पास PIV सहसंबंध प्रभाव और दीवार को निकटतम पहले विश्वसनीय वेक्टर के स्थान तक सीमित कर देगा. इस उदाहरण में, लेजर प्रतिबिंब काफी पृष्ठभूमि में योगदान नहीं किया.
  5. बड़ी तीव्रता fluctua दूर करने के लिए एक उच्च पास फिल्टर (पृष्ठभूमि फिल्टर रपट घटाना) का उपयोग करते हुए पूर्व प्रक्रिया calibrated प्रवाह छवियोंऐसी लेजर प्रतिबिंब के रूप में पृष्ठभूमि में माहौल,. कण संकेतों छोटे तीव्रता उतार चढ़ाव है और फिल्टर के माध्यम से समाप्त हो जाएगी.
  6. एक ज्यामितीय मुखौटा परिभाषित - थाली छवियों में स्थित है जहां वेक्टर गणना को निष्क्रिय करने के लिए एक आयताकार मुखौटा का उपयोग करें. नोट: निर्दिष्ट क्षेत्र के भीतर PIV सहसंबंध सक्षम बनाता है कि एक और निर्दिष्ट क्षेत्र के भीतर PIV सहसंबंध को निष्क्रिय करता है कि एक: डेविस ज्यामितीय मास्क के लिए दो विकल्प हैं. निर्धारित क्षेत्र के भीतर PIV एल्गोरिथ्म सक्षम करने के लिए एक मुखौटा इस प्रदर्शन में इस्तेमाल किया गया था.
  7. एक "उन्नत मुखौटा सेटिंग्स" मेनू में, मुखौटा (यानी केवल मुखौटा अंदर पिक्सल का उपयोग) उचित रूप से लागू किया जाता है सुनिश्चित करें.
  8. वेक्टर गणना प्रक्रिया निर्दिष्ट करें: इस उदाहरण में कम खिड़की के आकार के साथ एक बहु - पास प्रक्रिया का इस्तेमाल किया गया था - 50% के साथ 64 x 64 पिक्सेल पूछताछ खिड़कियों का उपयोग कर 2 प्रारंभिक गुजरता 50% ओवरलैप के साथ 32 x 32 पिक्सेल पूछताछ खिड़कियों का उपयोग कर 3 गुजरता द्वारा पीछा ओवरलैप .
  9. वेग वेक्टर क्षेत्रोंइस प्रदर्शन में बाद प्रसंस्कृत पार से संबंध परिणामों की गुणवत्ता में सुधार के लिए पांच सबरूटीन्स का उपयोग कर रहे थे: एक) मुखौटा स्थायी करना, ख) एक शिखर अनुपात (क्यू) के साथ <1.1 वैक्टर निकालें, ग) लागू करें एक औसत फिल्टर, घ) <5 वैक्टर ई के साथ समूहों निकालें) को भरने के ऊपर वेक्टर लागू करें. शिखर अनुपात (क्यू) के रूप में परिभाषित किया गया है समीकरण , P1 और P2 क्रमश: पहले और दूसरे उच्चतम सहसंबंध चोटियों जहां हैं, और न्यूनतम सहसंबंध विमान में न्यूनतम मूल्य है. क्यू एक सदिश की गुणवत्ता का आकलन करने के लिए एक मीट्रिक है. क्यू दूसरा उच्चतम सहसंबंध चोटी के प्रतिनिधित्व वाले आम सहसंबंध पृष्ठभूमि के लिए, सबसे अच्छा वेक्टर में जो परिणाम उच्चतम सहसंबंध चोटी तुलना. 1 के पास क्यू के साथ वैक्टर उच्चतम सहसंबंध चोटी एक झूठी चोटी एक संकेत है कि कर रहे हैं. अगला, मंझला फिल्टर मंझला वेक्टर (यू मंझला, वी मंझला निर्धारित करता हैवैक्टर और पड़ोसी वैक्टर (यू आरएमएस, वी आरएमएस) के विचलन के एक समूह में से). - यू आरएमएस ≤ यू ≤ यू मंझला + यू आरएमएस और वी मंझला - वी आरएमएस ≤ वी ≤ वी मंझला + V आरएमएस यू मंझला: मंझला फिल्टर बीच वेक्टर (यू, वी) यह निम्नलिखित मानदंडों को फिट नहीं करता है तो खारिज कर दिया. इसके अतिरिक्त, यह एक बड़ा ओवरलैप वेग वेक्टर गणना में निर्दिष्ट किया गया था अगर नकली वैक्टर समूहों प्राप्त करने के लिए संभव है. इसलिए, यह वैक्टर की एक निर्धारित संख्या से कम के साथ वैक्टर के समूहों को दूर करने के लिए संभव है. नकली वैक्टर हटा रहे हैं एक बार, वेक्टर भरने गैर शून्य पड़ोसी वैक्टर से निर्धारित interpolated वैक्टर के साथ खाली स्थान को भरने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है. अंत में, स्थायी रूप से मुखौटा लगाने मुखौटा बाहर किसी भी वैक्टर को हटाना होगा.
  10. परिणामों की गुणवत्ता का आकलन करें: एक) परिणाम करोशारीरिक मतलब? (दीवार से बढ़ती दूरी के साथ वेग बढ़ रही है, सीमा के निकट धीमी वेग यानी, वैक्टर की दिशा प्रवाह, आदि के सामान्य दिशा का पालन), ख) जिसके परिणामस्वरूप वेक्टर क्षेत्र काफी हद तक पहली पसंद वैक्टर से बना है (द्वारा संकेत PIV संसाधन सॉफ्टवेयर). आमतौर पर यह पहली पसंद वैक्टर का अंश 95% से अधिक होने की सिफारिश की है. पोस्ट प्रोसेसिंग कदम की एक व्यापक रेंज साहित्य, जैसे 1,2 में वर्णित है.

Representative Results

सेट अप की एक फोटो चित्र 1 में दिखाया गया है. दो लगातार कब्जा कर लिया छवियों से दीवार के पास एक 32 x 32 पिक्सेल पूछताछ खिड़की के कच्चे कण छवियों चित्रा 2 में दिखाया गया है. चित्रा 2a में कणों चित्रा 2b में सही करने के लिए 2-3 पिक्सल विस्थापित और में विमान और बाहर के विमान कण विस्थापन पूछताछ खिड़की के आकार की एक चौथाई से अधिक नहीं होनी चाहिए कि जिसमें कहा गया है "एक चौथाई शासन," को पूरा कर रहे हैं . PIV सहसंबंध एल्गोरिदम कणों के समूहों को ट्रैक के बाद से इसके अतिरिक्त, पूछताछ खिड़की प्रति कण घनत्व लगभग 8-10 कणों होना चाहिए. हालांकि, लगभग दीवार PIV जांच में बोने घनत्व 1-3 कणों के आदेश पर अक्सर है. इस प्रकार, विशेष एल्गोरिदम ऐसे व्यक्ति के कणों 1,2,4-6 ट्रैक जो कण ट्रैकिंग velocimetry (पीटीवी) एल्गोरिदम के रूप में कम बोने घनत्व, साथ पढ़ाई को संबोधित करने के लिए इस्तेमाल किया जाना चाहिए. एक समय औसतन सहसंबंध दृष्टिकोण7,8 भी कम बोने घनत्व मुद्दों का समाधान करने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है लेकिन यह आम तौर पर अस्थायी समाधान के नुकसान में परिणाम सकता है. इसके अतिरिक्त, दीवारों के पास इमेजिंग प्रतिकूल PIV सहसंबंध को प्रभावित और झूठी वैक्टर उत्पादन हो सकता है कि उज्ज्वल लेजर प्रतिबिंब पर असर पड़ा है. ये चमकदार प्रतिबिंब भी दीवार सामान्य दिशा में पहला वैध वेग वेक्टर की स्थिति को सीमित रखें. कच्चे कण छवियों पूर्व प्रसंस्करण ऐसी लेजर प्रतिबिंब के रूप में स्रोतों से पृष्ठभूमि शोर के प्रभाव को कम करने के लिए आवश्यक है. इस प्रदर्शन में पहली वैध वेक्टर दीवार से 23 माइक्रोन स्थित था.

कच्चे कण छवियों PIV सहसंबंध एल्गोरिदम का उपयोग संसाधित कर रहे हैं, जिसके परिणामस्वरूप वेग वेक्टर क्षेत्रों की गुणवत्ता और वैधता का आकलन किया जाना चाहिए. नकली वैक्टर कच्चे वेक्टर क्षेत्रों में अपरिहार्य हैं, लेकिन कुछ ख़ास विशेषताएं हैं. गलत वैक्टर प्रकाश चादर के किनारों पर, सतहों के पास आम हैं, और किनारों ओ परपिता प्रवाह. इसके अलावा, अवैध वैक्टर परिमाण और दिशा पड़ोसी वैक्टर से काफी अलग और शारीरिक मतलब नहीं होगा. चित्रा 2 से कण विस्थापन का संकेत के रूप में इस सीमा परत प्रवाह उदाहरण के मामले में, वैध वेग वैक्टर बाएँ से सही करने के लिए कहना चाहिए. इसके अतिरिक्त, वेग कोई पर्ची हालत 9 की वजह से दीवार के पास कमी करनी चाहिए. 3 चित्र में दिखाया तात्कालिक वेग क्षेत्रों इन शारीरिक मापदंड के दोनों फिट. PIV परिणामों की वैधता का आकलन करने के लिए एक और उपयोगी मीट्रिक वेग वेक्टर क्षेत्र में प्रत्येक वेक्टर के वेक्टर चुनाव निर्धारित है. सामान्य में, वेक्टर क्षेत्र> = 95% पहली पसंद वैक्टर, मजबूत पोस्ट प्रसंस्करण एल्गोरिदम काफी कलाकृतियों 2 निर्माण किए बिना नकली वैक्टर का पता लगाने और बदलने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है, ताकि कोई बाद के प्रसंस्करण के लिए आवश्यक है कि उन यानी मिलकर करना चाहिए. तात्कालिक वेक्टर क्षेत्रों में दिखाया

उच्च गति, या छायांकन, PIV माप का महत्व प्रवाह छवियों का एक समय अनुक्रम का एक निरीक्षण से स्पष्ट हो जाता है. शुरुआत, मध्य, और रिकॉर्डिंग दृश्य के अंत में तात्कालिक वेग वी (i) और वेग उतार - चढ़ाव (वी) वेक्टर क्षेत्रों में 3 चित्र में दिखाया जाता है. एक रेनॉल्ड्स अपघटन का प्रयोग, वी मैं औसतन वेग क्षेत्र (का योग है समीकरण ) और वी '10. इस प्रयोग के लिए, समीकरण अस्थायी अनुक्रम में सभी छवियों के औसत से निर्धारित किया गया था. तात्कालिक वेक्टर क्षेत्रों के माध्यम सेरिकॉर्डिंग अनुक्रम बाहर बहुत समान हैं और बाएँ से सही करने के लिए आगे बढ़ प्रवाह दिखा. इन परिणामों से भी क्षैतिज वेग घटक (यू) ऊर्ध्वाधर वेग घटक (वी) की तुलना में ज्यादा बड़ा है क्योंकि प्रवाह क्षैतिज दिशा में मुख्य रूप से संकेत मिलता है कि. उतार - चढ़ाव वेक्टर क्षेत्र भी क्षैतिज वेग उतार चढ़ाव (यू ') (ऊर्ध्वाधर वेग उतार चढ़ाव वी) से बड़े होते हैं' कि संकेत मिलता है. हालांकि, उतार चढ़ाव भी यू 'रिकॉर्डिंग अनुक्रम भर में अपनी दिशा पराजयों के बाद प्रवाह धीमा है कि संकेत मिलता है.

समय के औसत और तात्कालिक यू - प्रोफाइल रिकॉर्डिंग अनुक्रम भर में कई अलग अलग समय पर 4 चित्र में दिखाया गया है और प्रवाह समय के साथ धीरे चल रही है, इसकी पुष्टि कर रहे हैं. यू - प्रोफाइल हमदीवार के करीब परिणामों के सांख्यिकीय महत्व को बेहतर बनाने के लिए एक साथ चार आसन्न वेक्टर स्तंभ औसत से निर्धारित कर रहे हैं. प्रक्रिया पिछले काम 6,8 में इस्तेमाल किया गया था. त्रुटि सलाखों चार आसन्न वेक्टर स्तंभों की दो बार मानक विचलन का संकेत मिलता है. सबसे बड़ी त्रुटि बार थाली की सतह के पास होता है और कम बोने घनत्व के क्षेत्रों के लिए PIV सहसंबंध एल्गोरिदम का उपयोग करने की कठिनाई की पुष्टि करता है. कई विश्लेषण एल्गोरिदम ऐसे पीटीवी 5,6 और समय औसतन सहसंबंध दृष्टिकोण 7,8 के रूप में कम बोने घनत्व पता करने के लिए तैयार कर रहे हैं.

चित्रा 1
चित्रा 1. Benchtop विधानसभा.

चित्रा 2
चित्रा 2. पर दीवार के पास एक 32 x 32 पिक्सेल पूछताछ में कण छवियों को एक) टी = 0.2 मिसे और ख) टी = 0.4 मिसे. पूछताछ खिड़की के भौतिक आयाम 96 x 96 माइक्रोन 2 हैं.

चित्रा 3
चित्रा 3 बाएँ में:. तात्कालिक वी (मैं), और पर सही: शुरुआत, मध्य, और रिकॉर्डिंग दृश्य के अंत में उतार - चढ़ाव (वी) वेग क्षेत्रों. वेक्टर क्षेत्रों पहली पसंद वैक्टर की पूरी तरह से बना रहे हैं. वेक्टर क्षेत्रों के एक छोटे सबसेट स्पष्टता के लिए दिखाया गया है. वी मैं खेतों जबकि वी 'विपरीत दिशा बाएँ से सही करने के लिए चलती प्रवाह का संकेत मिलता है. क्षैतिज दिशा में ही हर चौथे वेक्टर स्तंभ स्पष्टता के लिए दिखाया गया है कि कृपया ध्यान दें. के अतिरिक्तप्रत्येक छवि के ऊपरी बाएँ कोने में संकेत के रूप में, वी मैं और वी के खेतों के बीच वेग पैमाने अलग है.

चित्रा 4
4 चित्रा. प्रवाह भर में अलग अलग समय पर क्षैतिज वेग (यू) प्रोफाइल. समय औसतन यू - प्रोफाइल हलकों के साथ दिखाया गया है. टी पर दिखाया त्रुटि सलाखों = 0.1 मिसे प्रोफ़ाइल अन्य सभी बार के लिए त्रुटि सलाखों के प्रतिनिधि हैं. यू के समय इतिहास - प्रोफाइल के समय के साथ प्रवाह में कमी का पता चलता है.

Discussion

किसी भी ऑप्टिकल प्रवाह माप तकनीक के साथ के रूप में, उच्च गति कण छवि velocimetry (PIV) की स्थापना की योजना बना रही बाधाओं का आकलन और हाथ में माप कार्य के लिए सबसे अच्छा समझौता के मूल्यांकन की आवश्यकता है. छवि बढ़ाई, फ्रेम दर, लेजर चादर गुण, और विश्लेषण एल्गोरिदम का चयन अध्ययन के तहत प्रवाह के विवरण पर निर्भर करते हैं. यदि जरूरत हो, खोजपूर्ण माप उच्च निष्ठा के मापन के लिए पैरामीटर सेटिंग्स की पहचान करने के लिए आयोजित किया जाना चाहिए.

यह लेख सामान्य प्रक्रिया है और एक फ्लैट प्लेट के साथ एक प्रवाह की सीमा परत का अध्ययन करने के लिए उच्च गति PIV के लिए कुछ नमूने के परिणाम का वर्णन करता है. 500 छवियों का एक अनुक्रम 5 kHz पर दर्ज की गई थी. एक लंबी दूरी की खुर्दबीन थाली सतह पर स्थित एक 2.4 x 1.8 मिमी 2 क्षेत्र का दृश्य प्राप्त करने के लिए इस्तेमाल किया गया था. बीज के तेल की बूंदों की उच्च गुणवत्ता रोशनी एक प्रकाश श में विस्तार किया गया था कि एक स्पंदित डायोड पंप ठोस राज्य लेजर से एक किरण के साथ हासिल की थीEET एक किरण homogenizer का उपयोग कर. किरण homogenizer छोटे बेलनाकार लेंस और एक अतिरिक्त, एकीकृत दूरबीन से बना एक माइक्रो लेंस सरणी शामिल हैं. माइक्रो लेंस सरणी beamlets में बंटवारे आने वाली किरण द्वारा खड़ी दिशा में परिपत्र बीम फैलता है. फिर निम्नलिखित दूरबीन बीम प्रचार करने के लिए सामान्य प्रकाश चादर विमान में एक भी प्रकाश तीव्रता वितरण के साथ एक हल्के चादर बनाने के लिए beamlets superimposes. छवियाँ एक PIV पार सहसंबंध एल्गोरिथ्म का उपयोग संसाधित किया गया. यह एक homogenized किरण सतहों के पास काम कर रहा है, खासकर जब उपयोगी है, लेकिन यह यहाँ वर्णित आवेदन के लिए महत्वपूर्ण नहीं है कि ध्यान दिया जाना चाहिए.

इस प्रक्रिया में उल्लिखित विधि मजबूत सहसंबंध एल्गोरिदम का उपयोग कर प्रवाह की दखलंदाजी से उच्च संकल्प, उच्च गति की जांच के लिए सक्षम बनाता है. इस उच्च संकल्प, उच्च गति माप तकनीक का मुख्य लाभ उच्च स्थानिक और अस्थायी समाधान और पहचान और ट्रैक करने की क्षमता हैंप्रवाह के भीतर संरचनाओं का विकास. Alharbi 6 और Jainski एट अल, इन तकनीकों का उपयोग करना. 8 एक आंतरिक दहन इंजन की सीमा परत के भीतर भंवर संरचनाओं कल्पना और ट्रैक करने की क्षमता का प्रदर्शन किया है. इन प्रमुख विशेषताओं अत्यधिक क्षणिक प्रवाह की संरचना और गतिशीलता पर जांच सक्षम. इसके अलावा, PIV (tomographic PIV एक विमान (स्टीरियो PIV) में और एक मात्रा में 3 घटकों (3 सी) को हल करने के लिए दो आयामी, दो घटक (2 डी -2) वेग क्षेत्रों (यहाँ के रूप में वर्णित है) से परे का विस्तार किया जा सकता है , PIV, होलोग्राफिक PIV) स्कैनिंग. इसके अतिरिक्त, PIV ऐसे तलीय लेजर प्रेरित प्रतिदीप्ति (PLIF), फ़िल्टर रेले बिखरने (FRS), और वेग और अन्य scalars (तापमान, प्रजातियों एकाग्रता, तुल्यता अनुपात) 11 के एक साथ 2 डी माप प्राप्त करने के लिए thermographic phosphors के रूप में अन्य तकनीकों के साथ लागू किया जा सकता है -14. इन ऑप्टिकल, लेजर आधारित विधियों सीधे जन की जांच करने के लिए लागू किया जा सकताइस तरह के पास की दीवार के रूप में कई अनुप्रयोगों में ऊर्जा विनिमय प्रक्रियाओं एक आंतरिक दहन इंजन में बहती है.

Disclosures

लेखकों का खुलासा करने के लिए कुछ भी नहीं है.

Acknowledgments

इस सामग्री को अनुदान सं CBET-1032930 के तहत अमेरिका के राष्ट्रीय विज्ञान फाउंडेशन द्वारा समर्थित काम पर आधारित है और मिशिगन मात्रात्मक लेजर निदान प्रयोगशाला के विश्वविद्यालय में प्रदर्शन किया काम करते हैं.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
High-speed 532 nm Nd:YAG laser Quantronix Model: Hawk I
Long distance microscope ( QM-100) Questar Model: QM-100
High-speed CMOS camera (Phantom v7.3) Vision Research Model: Phantom v7.3
Atomizer (TSI 9306) TSI Model: 9306
Silicone oil Dow Corning CST 510 CST 510 Fluid
Beam homogenizer Fraunhofer Custom made part
45 ° high-reflectivity (HR) 532 nm turning mirror Laser Optik Multiple suppliers
Aperture Multiple suppliers
Calibration target Custom made part
PIV recording and processing software LaVision Software: Da Vis
High-speed controller (HSC) LaVision
Optical rail and carriers Multiple suppliers
Laser beam blocks and traps Multiple suppliers
Mounts for optical elements Multiple suppliers
Translation stage Newport
Metal tubing to create jet flow McMaster-Carr Multiple suppliers
Combination square and centering square Multiple suppliers

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References

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भौतिकी अंक 76 मैकेनिकल इंजीनियरिंग द्रव यांत्रिकी प्रवाह माप तरल पदार्थ गर्मी हस्तांतरण TURBOMACHINERY में आंतरिक प्रवाह (आवेदन) सीमा परत प्रवाह (सामान्य) प्रवाह दृश्य (इंस्ट्रूमेंटेशन) लेजर उपकरणों (डिजाइन और आपरेशन) सीमा परत सूक्ष्म PIV ऑप्टिकल लेजर निदान आंतरिक दहन इंजन प्रवाह तरल पदार्थ कण velocimetry दृश्य
सतहों के पास उच्च गति कण छवि velocimetry
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Lu, L., Sick, V. High-speed Particle … More

Lu, L., Sick, V. High-speed Particle Image Velocimetry Near Surfaces. J. Vis. Exp. (76), e50559, doi:10.3791/50559 (2013).

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