Oryantasyon ve dönme hızının ölçülmesi yöntemleri türbülansına tanecikler 3D basılmış

Özet

Türbülanslı sıvı akışındaki hizalamaları ve dönüşleri aynı anda birden fazla video görüntüsünden ölçülebilen krikolar, haçlar, tetradlar ve triadlar şeklinde anizotropik parçacıklar üretmek için 3D baskı kullanıyoruz.

Özet

Deney Yöntemi: düzensiz sıvı akışlarında anizotropik parçacıkların dönme ve öteleme hareketini ölçmek için sunulmaktadır. 3D baskı teknolojisi ortak merkezi bağlanmış ince kol sahip partiküller imal etmek için kullanılır. keşfedilmeyi şekiller haçlar (iki dik çubuklar), krikolar (üç dik çubuklar), üçlü (üçgen düzlemsel simetri üç çubuklar) ve tetraddan (tetrahedral simetri içinde dört kol). 10.000 floresan boyanmış parçacıkların sırasına üretilmesi için yöntemler tarif edilmiştir. Onların yönelim ve katı cisim dönme hızının zamana bağımlı ölçümler bu nispeten düşük Reynolds sayısı akışında R _λ = 91. ile ızgaraları salınımlı arasında türbülanslı akışta kendi hareket dört senkronize videolar elde edilir, advected parçacıklar kadar küçük onlar elipsoidal izleyici parçacıkları yaklaştığına. Biz parçacıkların konum ve yönelim olarak zaman çözülmüş 3D yörüngeleri sonuçlarını sunmakde kendi dönme oranları ölçümleri gibi.

Giriş

Son yayında, biz türbülans ¹ parçacıkların dönme hareketini ölçmek için birden fazla ince kollar yapılan parçacıklarının kullanımını tanıttı. Bu parçacıklar 3D yazıcıları kullanılarak imal ve doğru bir şekilde pozisyon, yönünü ölçmek mümkündür, ve dönme hızı birden fazla kamera kullanarak yapılabilir. Ince vücut teoriden araçları kullanarak, parçacıklar etkili elipsoitler ² mukabil olması gösterilebilir ve bu parçacıkların dönme hareketlerinin, ilgili etkin elipsoidinin özdeştir. eşit uzunlukta simetrik silah ile Parçacıklar küreler gibi döndürün. Bu tür bir parçacık merkezine tutturulması karşılıklı üç dikey kollara sahip bulunmaktadır, bir kriko, bir. Bir kriko kolları göreli uzunlukları ayarlama herhangi üç eksenli elipsoit bir parçacık eşdeğer oluşturabilir. bir kol uzunluğu sıfıra eşit ise, bu kimin eşdeğer elipsoid bir disk, bir haç, oluşturur. Narinlik yapılan partiküllerinkollar kendi katı elipsoidal meslektaşları katı hacminin küçük bir kısmını kaplar. Bunun bir sonucu olarak, bu yoğunluk maça daha kolay hale daha yavaş tortu. Bu katı madde, elips şeklinde tanecikler ile uygun daha büyük parçacıkların çalışma sağlar. parçacıklar diğer parçacıklar bir ışık daha küçük bir bölümü engellediği Ayrıca, görüntüleme daha yüksek partikül konsantrasyonlannda gerçekleştirilebilir.

Bu yazıda, imalat ve 3D baskılı parçacıkların izleme yöntemleri belgelenmiştir. Birden fazla kamera tarafından görüldüğü gibi parçacık pozisyonlarından küresel parçacıkların öteleme hareketini izlemek için Araçlar birçok grup ^3,4 ile geliştirilmiştir. Parsa ve ark., ⁵ birden fazla kamera tarafından görülen çubuklar konumunu ve yönünü kullanarak çubukları izlemek için bu yaklaşımı uzatıldı. Burada, şekillerde çeşitli parçacıkların imal edilmesi ve 3D yönelimleri yeniden için yöntemler sunmaktadır. Bu th sunuyorE olasılığı, yeni geniş bir uygulama yelpazesine karmaşık şekilli parçacıkların 3B izleme genişletmek.

Bu teknik, çünkü dizayn edilebilir parçacık şekillerinin geniş daha da geliştirilmesi için büyük bir potansiyele sahiptir. Bu şekillerin çoğu plankton, tohumlar ve buz kristalleri şekillerin geniş bir dizi gelir çevre akımları doğrudan uygulamalar var. Parçacık rotasyonlar ve türbülanslı akışların ⁶ temel küçük ölçekli özellikleri arasındaki bağlantılar bu parçacıkların dönme çalışma çalkantılı çağlayan sürecine bakmak için yeni yollar sağladığını göstermektedir.

Protokol

Parçacıkların 1. Fabrikasyon

1. parçacık modeller oluşturmak için bir 3D Bilgisayar Destekli Çizim programını kullanın. kullanılan 3D yazıcı tarafından işlenebilecek bir dosya biçiminde model başına bir dosya aktarın.
   1. 0.3 mm çapında bir daire çizmek için daire komutunu kullanın. 3 mm kadar bir uzunluğa sahip bir silindir yapmak a'ya işlevini kullanın.
   2. ortak bir merkezden iki ortogonal silindir ile bir haç yapmak; Ortak merkezi ile karşılıklı üç dikey silindir ile bir jack yapmak; dört silindirli birbirine 109.5 ° açılarda ortak bir ucunu paylaşan bir tetrad yapmak; Bir düzlemde üç silindir birbirine 120 ° açıda ortak bir ucunu paylaşımı ile bir üçlü yapmak.
   3. silindirler yatırmak için uçlarından birinde dairenin çapı boyunca bir çizgi çizin ve ardından istenen dönme açısını girmek için Döndür 3D komutunu kullanın, birbirlerine göre (bundan sonra parçacıkların "silah" olarak adlandırılır).
   4. jo Birlik komutunu kullanınbirlikte tek bir su geçirmez bir nesne içine farklı kollarında.
   5. Bu eksenler boyunca yalan kollar, kusurları daha kolay kesiyorum, ya da düzleştirmek için eğilimindedir çünkü, hiçbir silah dikey veya yatay eksen boyunca böylece nesneyi yatırmak için tekrar Döndür 3D kullanın.
   6. 3D yazıcılar tarafından kullanılabilecek bir biçimde ayrı bir dosyadaki her bir nesne ihracat.
2. katkı imalat veya mevcut tesiste onları baskı ticari bir kaynaktan her tür yaklaşık 10.000 parçacıkları sipariş edin. Parçacıkları eritilebilir farklı bir malzemeden bir destek matrisi kullanan bir polimer ekstrüzyon yazıcıda basılmalıdır.
   1. Pek çok parçacıkların düzenlenmesi ve baskı yavaş bir süreçtir, çünkü deneyler planlanan önce parçacıkları üç hafta veya daha fazla sipariş. parçacıklar birçok 3D yazıcılar asgari özelliği büyüklüğü ve a yakın olduğu için parçacıklar "yüksek çözünürlük modunda" yazdırılır emin olunRMS olarak simetrik olmayacak ve düşük çözünürlükte basılan kırılabilir.

Parçacıkların 2. Hazırlık

1. partiküller parçacıklar silah depolama süre bükme ve böylece yerçekimi ve kaldırma kuvveti güçleri analiz için hesaba gerek yok olduğunu en aza indirmek için nötr batmaz olduğu bir tuz çözeltisi hazırlayın.
   1. Yoğunlukları yaklaşık 1.20 g / ^cm3 kalsiyum klorür ile karıştırılır, su Çözeltilerin parçacıkları daldırarak ortalama parçacık yoğunluğu _(CaCI2) test edin.
      1. Boş 100 ml hacminde bir şişeye bunun üstüne ise bir ölçek su yoğunluğu, ilk sıfır belirlemek. Şişeyi çıkarın ve _CaCl2 ile karışık su ile doldurun. geri ölçekte üstüne şişeyi koyun ve 100 ml tarafından verilen kitle bölün.
         Not: 1 ml = 1 için ^cm3, 1 ug / ml = 1 g / ^cm3.
      2. g / cm 1.16 arasında değişen pek çok farklı çözüm yoğunluklarında test parçacıkları,3 yaklaşık 0.01 gr / ^cm3 artışlarla g / ^cm3, 1.25. tüm parçacıklar aynı yoğunluğa sahip olacak, çünkü her yoğunlukta birden parçacıkları test edin: aynı çözüm, bazı bazı nötr batmaz olacak, lavabo ve bazı yüzer.
   2. yoğunluk parçacıklardır rekor hangi ortalama, nötr batmaz birkaç saat sonra.
      Not: Bulunan yoğunluk parçacık üreticileri tarafından alıntılanan yığın yoğunluğu önemli ölçüde farklı olabilir.
   3. 2.1.2 - Çözelti 2.1.1 kaydedilen yoğunlukta kadar su yaklaşık 1,600 L'lik _CaCI2 yaklaşık 400 kg karıştırın.
   4. Partiküllerin depolanması için kullanılacak olan parçacık türü (krikolar, tetrad, vb) göre, bu karışık bir çözelti, yaklaşık 1 L çıkarın. Oda sıcaklığında Ayrı bir kapta, her litre tutun. büyük bir depolama tankında çözelti içerisinden oda sıcaklığında geri kalan saklayın.

Şekil 1. reçine kaldırma çeşitli aşamalarında bir jak. A) partiküller). B kalan. Ce ayrılmış tek bir blok) reçinesi eli. F tarafından yapılan çıkarılması) Tek Çoklu aşamaları gelmesi destek reçine blokları jack NaOH banyo ve Rodamin-B boya sonra. Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.

2. El partiküller yavaşça büyük parçalar kırarak kaplı geldiği destek malzemesini gevşetin (~ 5 mm x Şekil 1a'da gösterilen bir parçası olan 320 mm), küçük bölümler (~ 5 mm x 5 mm, Şekil 1b), daha sonra içinde fazla reçine çok (Şekil 1c-e) dökülmek kadar elle her bölümü masaj yapın. remov2.2.4 - adımları 2.2.1 oluşturulacak gerekir NaOH çözeltisinin miktarını azaltmak için bu şekilde aşırı reçine e.
   1. Bir saat için bir ultrasonik bir banyoya daldırılır kütle sodyum hidroksit (NaOH) çözeltisi, bir% 10 kalan reçine blok yerleştirin. reçine tanecikleri daha farklı bir madde, yani NaOH sürekli parçacıkları etkilemeden reçine kaldırır.
      DİKKAT: Çözüm aşındırıcı ve ultrasonik banyoda sıcak süre alacak.
   2. partikülleri filtre.
      1. partikülleri filtre uygulamak için, 0,1016 cm x 0,13462 cm plastik delikleri ile örgü kullanarak bir huni oluşturun. kap üzerinde huni NaOH çözeltisi bertarafı için kullanılan ve yavaş yavaş yoluyla çözüm dökün edilecek tutun. çevre sağlığı ve güvenliği kurallarına uygun olarak NaOH solüsyonu atınız.
   3. başka bir yarım saat boyunca ultra ses havuzunda kütle NaOH çözeltisi yeni bir% 10 önce suyun yavaşça çalkalayın parçacıklar.
   2.2.2.1 gibi partikülleri filtrelemek ve sertleşmesine ise 2.1.4 ayrılan yoğunluk eşleştirilmiş çözeltide saklayın. NaOH çözeltisi geçici olarak yumuşatır, çünkü dikkatli parçacıkları tutun.
   Not: parçacıklar yoğunluk eşleştirilmiş çözelti içinde depolanan değilseniz, bazı kollar bükülebilir. Onları birkaç saat yoğunluk eşleştirilmiş çözeltisi batırılır tutulması da plastik bazı boşlukları sıvı ile doldurmak için izin verir.

bu, yeşil bir lazer tarafından yayılan ışık altında floresan için rodamin B boya partikülleri su ile karıştırılır.

1. 0.5 g / L'lik bir konsantrasyonda su içinde Rodamin B boya 1 L'lik bir solüsyonu hazırlayın (daha sonra "boya" olarak da adlandırılır).
   UYARI: toksiktir.
2. Parçacık malzemeye bağlı olarak, 50 ve 80 ° C arasındaki bir sıcaklığa kadar boya ısıtın. sert plastik yüksek sıcaklıklara kullanın; bir sıcaklık çok yüksek kullanılarak kol eğilme neden olur.
3. ~ 2.500 parçacıkları koymak yeterli gevşek ~ 25 ml doldurmak için iN yoğunluğu eşlemeli bir depolama boyada çözeltisi ve iki ya da üç saat süre ile 80 ° C'de ve tutmak boya polimerine emmesine olanak sağlamak. Pembe kez Şekil 1f gibi, parçacıkları çıkarın.
   DİKKAT: Isı parçacıkları geçici olarak yumuşatır.
4. partikülleri süzmek ve 2.1.4 ayrılmış belirlenen çözümlerin depolama önce bunları durulayın. parçacıklar çözüm pembe yapma, kendi boya küçük bir kısmını kaybedebilir, ama musluk altında durulama boya zararlı bir miktar kaybetme önlemeye yardımcı olur olacaktır.
   Ortalama parçacık yoğunluğu boyama dolayı değişmiş olacaktır, bu yüzden nötr batmaz yeni çözüm parçacıklardır hangi yoğunluğu ortalama olarak bulmak için 2.1.1-2.1.2 gibi yine test edin: Not.

Gerektiği gibi yoğunluğu (2.1.3 itibaren) toplu _CaCl2 çözüm değiştirin. 2.1.4 tekrarlayın ve yoğunluk uyumlu çözümün yeni birimler kaldırın. Şimdi Rodamin-B d küçük miktarlarda sahip olacak, eski depolama çözümleri bertaraf edinçevre sağlığı ve güvenlik yönetmeliklerine uygun olarak kendilerine ye.

Farklı şekillerde partiküllerden ayrılır 2.4 oluşturulan aynı yoğunluğa eşlemeli çözeltiler, aynı şekle sahip, tüm partiküllerin depolanması, ~ 2.500 parçacıkların ardışık kümeleri için 2.3.2-2.3.4 tekrarlayın.
Not: 2.3.2-2.3.4, yaklaşık 5 tekrardan sonra, rodamin B çözeltisi, artık etkili bir şekilde partiküller boya için yeterince yüksek bir yoğunluğu olacaktır.

Daha sonra, çevre sağlığı ve güvenlik yönetmeliklerine uygun 2.3.1 oluşturulan çözümün atınız 2.3.1 tekrarlamak ve partikülleri boya ile yeni bir 0.5 g / L çözüm oluşturmak.

2.3.2-2.3.4 2.6 her 5 tekrarlar tekrarlayın.

3. Deneysel ve Optik Kurulum

Şekil 2. Deneysel kurulum. Salınan ızgaraları, odak merkezi bir görüntüleme hacmi arasındaki sekizgen akışındadört video kameralar yeşil Nd tarafından aydınlatılır. YAG lazer a) dört kameralar düzenlenmiş ve bilgisayarlara nasıl bağlandığını gösteren Yandan görünüm. Şekil ¹³ b.) Merkez hacmi tek tip aydınlatma elde etmek için lazer, ayna ve mercek konfigürasyonunu gösteren Üstten görünüm. Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.

1. kameralar hazırlayın.
   1. Saniyede 450 kare en az 1 megapiksel çözünürlüklü kameralar yetenekli kullanın.
   2. Her kamera işaret edilir ve üzerinde görüntüleme hacminin merkezi odaklı şekilde kameralar düzenleyin. Daha az kameralar ancak başka bir kolundan bir parçacığın bir kolun gölge kullanılabilir oryantasyon ölçüm hassasiyeti sınırlar ve daha az kameralar sahip bu yönde deneyler daha duyarlı hale getirir. aynı şekilde yönlendirme measurem artırabilir dörtten fazla kamera kullanarako silah şansını azaltacaktır çünkü ent hassas bir belirsizlik birincil kaynağıdır tüm kameralar üzerinde gölgeli edilir.
   3. (~ 90 °) aparatın kısıtlamalara tabi her çifti arasındaki açıları büyük olan kameralar yerleştirin. Deneysel erişim ve her kamera arasındaki açının büyüklüğü dengelemek için, Şekil 2'de gösterildiği gibi, kamera yerleştirin. Her kamera görüntüleme yönüne dik aygıt içine inceleyen portları kurarak optik bozulmaları en aza indirin.
   4. yarım metre çalışma mesafesi istenen ölçüm hacmi elde etmek için her kamerada 200 mm makro lensleri kullanın. Dört kameraları tarafından görüntülendi hacmi yaklaşık 3 x 3 x 3 cm ³ olan algılama hacmi belirler.
   5. Ölçülen piksel pozisyonlarından dönüşüm 3D uzayda koordinatları izin kameralar kalibre.
      1. uzun wavelengt aracılığıyla izin verirken lazer ışığını çıkarmak için 532 nm çentik filtreleri f / 11 diyafram ayarlamak ve montajkameralar üzerine h floresan
      2. , Tankta bir görüntü kalibrasyon maskesi yerleştirin 2.4 toplu solüsyonu ile deposunu doldurun ve maske aydınlatmak.
      3. her görünümde maske var ve hepsi maske aynı noktada odaklanmış böylece kameralar ayarlayın. Dikkatle algılama hacminin şeklini optimize etmek için kameralar aynı hizaya getirin.
      4. bu noktadan itibaren optik kurulumu hakkında mümkün olduğunca az değişiklik için dikkatli olun.
      5. Edinme ve her kameradan maskenin mağaza görüntüler.
      6. tankın dışına çözümü boşaltın ve önceden kaydedilmiş olmuştu nerede geri pompa.
      7. görüntüleme, yön, büyütme ve kalibrasyon görüntüleri her kameranın optik bozulmaları konumunu belirten parametreleri ayıklayın. Tüm dört kamera görünür kalibrasyon maske yerleri tanımlayarak ve bu nokta arasındaki mesafeyi tanımlayarak bunu yapın. Bu bilgilerle ilgili pa ayıklamak için standart kalibrasyon yöntemleri kullanmaknütrisyonel parametrelerin değerlendirilerek nütrisyonel.
         Not: Temel kalibrasyon yöntemi, 1987 ⁷ Tsai açıklanan Bu deneylerde kullanılan uygulama Oullette ark açıklanan kamera kalibrasyon yazılımı geliştirmek isteyen ³ Araştırmacılar ayrıca OpenPTV ⁴ düşünebilirsiniz...
      8. dinamik bir kalibrasyon işlemi kullanılarak nihai kalibrasyon dosyası oluşturun. izleyici parçacık verileri alınmış sonra bu yapılır. en küçük kareler kamera kalibrasyon parametrelerini optimize etmek ve birden fazla kamera görülen parçacıkların konumları arasındaki en küçük uyumsuzluğu elde etmek için arama doğrusal olmayan kullanın. Bu yöntemler, Ref. ⁸ ve ^9'da tarif edilmiştir.
2. Q-anahtarlı yeşil Nd: (bundan sonra "lazer" olarak adlandırılır), 50 W ortalama güç kapasitesine YAG lazer, akış homojendir kabaca 3 cm enine kesit çapına sahip tankın merkezinde silindir yanar. ⁸
   Not: lazer gücü sp5 kHz bir darbe frekansında ecified. Bu deneylerde darbe frekansı çıkış gücü oldukça düşüktür 900 Hz vardır.
   1. Bir ışın ayırıcı kullanarak lazer ışığı bölmek ve tankın yan tarafına, tank ve ilk diğer, ortogonal ön kısmına bir ışın yönlendirmek için aynalar kullanın.
   2. tankın dışında iki ek aynalar yerleştirmek, kirişler dramatik gölgeleme etkilerin azaltılması, daha homojen aydınlatma geri tanka ışığı yansıtacak ve oluşturmak için, giren nerede karşısında.
      Not: Karşı yayılan ışınları parazit etkileri uzunluk ölçeği anlamlı bu deneyleri etkileyecek çok küçük.

4. Deneyler gerçekleştirin

1. Her kameradan video kaydetmek için hazırlayın.
   1. Gerçek zamanlı istenmeyen görüntü verilerini kaldırır bir görüntü sıkıştırma sistemi Program. ^{10, 1 3}
      1. Kamera n yaparsaot görüntüyü kaydetmek yok görünümünde bir parçacık var.
      2. parlak piksel, sadece konumu ve yerine tüm görüntünün parlak piksel parlaklık kurtarmak olduğu yerlerde.
         Not: Her parçacık genellikle yaklaşık 5.000 parlak piksel kapsar ve görünümde birden fazla parçacık bir seferde nadiren olduğu için, görüntü sıkıştırma sistemi önemli ölçüde uzun saatler boyunca yüksek hızlı kameralar ile kayıt için gerekli depolama miktarını azaltır.
   2. veri acquisitioning yazılımını hazırlayın.
2. Aşamasında salınan iki paralel 8 cm örgü ızgaraları kullanarak 1 x 1 x 1 m ³ sekizgen tankta türbülanslı akış hazırlayın. ⁸
   1. Deneylerde hava kabarcıklarını minimize çözümü, bir vakum odasına 2.4 ila _CaCl2 çözeltisi pompa ve gazını gecede odasında tutun.
   2. Deneyler wil sekizgen tankına 0.2 um'lik bir filtreden vakum bölmesinin Pompa çözeltisil gerçekleştirilebilir.
3. deneme çalıştırın.
4. (Izleyici parçacıklar, krikolar, haçlar, tetraddan veya üçlü) deneylerin ilk turu için kullanılacak bir parçacık türünü seçin ve aparatın üst kısmında bir bağlantı noktası üzerinden suya bu parçacıkların her 10.000 ekleyin. parçacıkları ekledikten sonra bu bağlantı noktasını kapatın.
   1. Lazeri açın.
   2. Set kameralar ve lazer harici tetikleyici cevap ve kameralar için 450 Hz ve lazer için 900 Hz tetikleyici frekansını ayarlamak için kullanılır. tüm kameralar aynı anda alımı başlatabilirsiniz ve kayıt boyunca senkronize kalmasını sağlamak için dış tetik kullanın
   3. Lazer açıklığı açın.
   4. seçilen frekansta (1 veya 3 Hz) için ızgara ayarlayın ve çalışmasını başlatın. veri toplama başlamadan önce, türbülans tamamen ortaya çıkması için yaklaşık 1 dakika süreyle ızgara çalıştırın.
   5. Yönetilebilir bir dosya boyutu tutmak ve görüntüde meydana gelebilecek hataları tutmak için rekor 10 ⁶ kareçok fazla veri ödün sıkıştırma sistemleri.
   6. Lazer diyafram kapatın ve kamera tetiği durdurun. görüntü sıkıştırma sistemleri ve kameralar sıfırlayın.
      1. video dosyaları her dosyanın bölümlerini görüntüleyerek bozuk olmadığından emin olun.
   7. 10 ⁷ görüntüleri seçilen parçacık için seçilen şebeke frekansında kaydedilmiş kadar 4.4.6 - 4.4.1 tekrarlayın.
5. değil 4.4.4 seçilen birine ızgara frekansını değiştirmek ve tekrar 4.4.4 - 4.4.7
6. haznesini boşaltın ve tüm parçacıkları uzaklaştırmak için su filtre. istenirse 2.4 depolama su partikülleri kaydedin.
7. 4.4 tekrarlayın - tüm parçacık türleri için 4.6.
8. Tüm deneyler bittikten sonra, 3.1.5-3.1.5.7 gibi, bir kez daha kamera kalibre.

5. Veri Analizi

Not: Protokolün Bu bölümde parçacık yönelimleri ve rotasyon oranlarını elde etmek için kullanılan sürecin genel bir bakış sunar. belirli programs test görüntüleri ve kalibrasyon dosyaları ile birlikte, bu yayına ek olarak dahil edilir, kullanılan ve herhangi bir ilgi okuyucular tarafından kullanımına açıktır. (Ek dosya "MATLAB_files.zip" dosyayı "Use_Instructions.txt" bölümüne bakın.)

1. Kamera kalibrasyon parametrelerini kullanarak, birden fazla kamera parçacıkların görüntüleri 3D konumunu ve yönünü edinin.
   1. Her karede dört görüntülerin her birinde parçacığın merkezini bulabilirsiniz. Bu deneylerdeki tüm parçacıklar herhangi bir perspektiften bakıldığında nesnenin merkez görüntü parlak piksel geometrik merkezine olan yeterince simetriktir.
   2. Dört kameraların ^{3, 8} üzerinde eşzamanlı 2D pozisyonları stereomatching ile parçacığın 3D pozisyonunu bulun.
   3. Bu kameradan görüntüde yoğunluğunu modellemek için her bir kamera yansıtılıyor olabilir parçacığın bir sayısal modeli oluşturun.
      1. pa Modelçubuklar oluşan karma bir MADDE. , 3.1.5.7 ve 3.1.5.8 kamera kalibrasyon parametrelerini kullanarak kameralar üzerine her çubuğun iki uç noktaları proje ve sonra çubuk ve Fermi genişliği boyunca bir Gauss fonksiyonu ile, iki boyutlu ışık yoğunluğu dağılımını modellemek yazılım protokolüne göre, uzunluğu boyunca -Dirac fonksiyonu.
      2. Bu yolla iki boyutlu model ışık şiddeti veri analizi hesaplama maliyetini en aza indirmek için. floresan parçacığın tam üç boyutlu model projeksiyon bu yaklaşım getirebileceği, ama çok daha hesaplama yoğun olurdu.
      3. analiz başlamak için Çalıştır 'ı tıklatın.
   4. parçacık yönelimi bir başlangıç ​​tahmini seçin.
      1. Bu parçacık görünür olduğu ilk kareyi analiz ise, ilk tahmin Euler açıları rastgele bir sayı kümesi olabilir.
      2. Bu parçacık, en az bir önceki karede ise, önceki çerçeveyi olarak kullanarak bulundu yönlendirmeyi kullanmakİlk tahminim.
   5. en küçük kareler doğrusal olmayan gerçekleştirin parçacık yönünü belirlemek için uygun.
      1. Üç 3D pozisyonunu optimize koordinatları ve üç Euler ölçülen yoğunluğu ve model 2D projeksiyon arasındaki karesi alınmış farkı yazılım protokolüne göre dört fotoğraf makinelerinde en aza indirecek açıları.
         Not: Euler açıları tanımlamak için birden sözleşmeler vardır. Aşağıdaki şekilde, açılar (φ, θ, ψ) tanımlar: φ, yeni eksen X oluşturma 've Y', Z ekseni etrafında bir ilk dönme olduğu; θ '' ve Y "Z, eksenleri yaratmak X 'ile ilgili bir dönme olduğu; ψ Yeni z ekseni boyunca yapılan bir dönme hareketidir. ¹¹
   6. Bir önceki çerçeveye göre küçük rotasyon gerektirir yönünü seçin. Bir kriko için, Euler açıları 24 simetrik yönelimlerin birini vermek bulundu; fya da dörtlü da 12 simetrik yönlerde biridir; bir haç için, bu 8 simetrik yönelimlerin biridir; ve bir triad için 6 simetrik eğilimlerinden biridir.
      Not: 5.1.6 yöntem parçacık çerçeveler arasında iç açıları birinin yarıdan fazlasını dönmediğinden varsayar. Bu varsayımın Gerekçesi Tartışma verilir.
2. konumunu kaydetmek ve Euler zamanın bir fonksiyonu olarak açıları.
3. Katı cisim dönme hızı ve diğer miktarlarda ayıklamak için bu verileri kullanın.

Sonuçlar

Şekil 3a, Euler bir arsa yukarıdaki kamera birinden bir tetrad bir görüntü yörünge (Şekil 3c) bir bölümü temin açıları göstermektedir. Şekil 3b, Protokolün 5. açıklanan oryantasyon bulma algoritması, sonuçları - 5.3, tetrad resmin üzerine bindirilmiş. Şekil 3a tetrad silah modeli oluşturmak için kullanılan basit yoğunluk dağılımları (Protokol 5.1.3.1) takip etmeyin. Bu durum özellikle de, tüm için de geçerlidir. Gözlenen...

Tartışma

girdap ve türbülanslı sıvı akışı parçacıkların dönme Ölçümler uzun deneysel akışkanlar mekaniği önemli hedefler olarak kabul edilmiştir. türbülans küçük kürelerin katı cisim dönme yarı sıvı girdap eşittir, ancak kürelerin dönme simetrisi zor onların katı cisim dönme doğrudan ölçüm yaptı. Geleneksel olarak, sıvı girdap karmaşık, çok-sensörü kullanılarak ölçülen sıcak telli ¹⁴ irdeler. Ancak bu sensörler sadece büyük ortalama hıza sahip airflows tek nokta girdap ölçümleri olsun. Diğer girdap ölçüm yöntemleri ge...

Malzemeler

Bu makalede kullanılan malzemelerin listesi

Ad	Şirket	Katalog numarası	Yorumlar
Condor Nd:YAG 50 W lazer	Quantronics	532-30-M
Yüksek hızlı kamera	Basler	A504k
Yüksek hızlı kamera	Mikrotron	EoSens Mc1362
Rhodamine-B	ScienceLab.com	SLR1465
Sodyum Hidroksit	Macron	7708	Peletler.
500 Connex 3D yazıcı	Objet		Daha küçük parçacıklar yapmak için kullanılır. RP + M'den sipariş edilen parçacıklar (hızlı prototipleme artı üretim).
VeroClear	Stratasys	RGD810	Objet yapı malzemesi.
Şeffaf Form 1 Fotopolimer Reçine	Formlabs
Silindirik ve küresel lensler
200 mm makro kamera lensleri			F montajlı.
Ultrasonik banyo	Sonicator
Kalsiyum Klorür Spektrumu	Kimyasal Mfg. Corp.	CAS 10043-52-2	Peletler.
LabVIEW Sistem Tasarım Yazılımı	Ulusal Aletler		Kameraları tetiklemek, ızgarayı kontrol etmek ve lazeri tetiklemek için kullanılır.
XCAP Yazılımı	EPIX		Kameraları tetiklemek için LabVIEW ile birlikte kullanılır.
MATLAB	Mathworks		Tüm görüntü ve veri analizleri için kullanılır. Birden çok görüntüden 3B yönlendirmeleri ayıklamak için programlar bu yayına dahil edilmiştir.
OpenPTV: Açık Kaynak Parçacık İzleme Velosimetrisi	OpenPTV Konsorsiyumu
ParaView	Kitware
AutoCAD	AutoDesk		Tüm parçacıkları tasarlamak için kullanılır. Parçacık tasarımlarının ekran görüntülerinin tamamı AutoCAD'e aittir.
0.040 x 0.053 inç delikli örgü	Endüstriyel Örgü	XN5170 – 43.5
Kamera filtreleri	Schneider Optics S	+B 040M