Name: Oryantasyon ve dönme hızının ölçülmesi yöntemleri türbülansına tanecikler 3D basılmış (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2016-06-24T13:00:00.000+00:00
Duration: 12 min 34 s
Description: Keşfedin 3D baskılı anizotropik parçacıkların türbülanslı akışlardaki davranışlarını analiz etme yöntemini. Bu teknik, karmaşık şekillerin oryantasyon ve dönme hızı ölçümlerini hassas şekilde yaparak akışkanlar dinamiği araştırmalarına katkı sağlar.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Biz tasarlanmış ve kullandığımız görüntü sıkıştırma sistemi inşa Susantha Wijesinghe teşekkür ederim. Biz NSF hibe DMR-1208990 destek kabul.

<ol><li>Marcus, G., Parsa, S., Kramel, S., Ni, R., Voth, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Measurements+of+the+Solid-body+Rotation+of+Anisotropic+Particles+in+3D+Turbulence%5BTitle%5D)+AND+%22New+J.+Phys%22%5BJournal%5D)">Measurements of the Solid-body Rotation of Anisotropic Particles in 3D Turbulence.</a> New J. Phys. 16, 102001(2014).</li>
<li>Bretherton, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+motion+of+rigid+particles+in+a+shear+flow+at+low+Reynolds+number%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Fluid+Mech%22%5BJournal%5D)">The motion of rigid particles in a shear flow at low Reynolds number.</a> J. Fluid Mech. 14 (02), 284-304 (1962).</li>
<li>Oullette, N., Xu, H., Bodenschatz, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+quantitative+study+of+three-dimensional+Lagrangian+particle+tracking+algorithms%5BTitle%5D)+AND+%22Exp.+in+Fluids%22%5BJournal%5D)">A quantitative study of three-dimensional Lagrangian particle tracking algorithms.</a> Exp. in Fluids. 40 (2), 301-313 (2006).</li>
<li>Open Source Particle Tracking Velocimetry. , Open PTV Consortium. Available from:
 <a target="_blank" href="www.openptv.net">www.openptv.net</a> (2014).</li>
<li>Parsa, S., Calzavarini, E., Toschi, F., Voth, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Rotation+Rate+of+Rods+in+Turbulent+Fluid%5BTitle%5D)+AND+%22Phys.+Rev.+Lett%22%5BJournal%5D)">Rotation Rate of Rods in Turbulent Fluid.</a> Phys. Rev. Lett. 109 (13), 134501(2012).</li>
<li>Parsa, S., Voth, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Inertial+Range+Scaling+in+Rotations+of+Long+Rods+in+Turbulence%5BTitle%5D)+AND+%22Phys.+Rev.+Lett%22%5BJournal%5D)">Inertial Range Scaling in Rotations of Long Rods in Turbulence.</a> Phys. Rev. Lett. 112 (2), 024501(2014).</li>
<li>Tsai, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+versatile+camera+calibration+technique+for+high-accuracy+3d+machine+vision+metrology+using+off-the-shelf+tv+cameras+and+lenses%5BTitle%5D)+AND+%22IEEE+Journal+of+Robotics+and+Automation%22%5BJournal%5D)">A versatile camera calibration technique for high-accuracy 3d machine vision metrology using off-the-shelf tv cameras and lenses.</a> IEEE Journal of Robotics and Automation. 3 (4), 323-344 (1987).</li>
<li>Blum, D., Kunwar, S., Johnson, J., Voth, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effects+of+nonuniversal+large+scales+on+conditional+structure+functions+in+turbulence%5BTitle%5D)+AND+%22Phys.+Fluids%22%5BJournal%5D)">Effects of nonuniversal large scales on conditional structure functions in turbulence.</a> Phys. Fluids. 22 (1), 015107(2010).</li>
<li>Mann, J., Ott, S., Andersen, J. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Experimental+study+of+relative%2C+turbulent+diffusion%5BTitle%5D)+AND+%22RISO+Internal+Report%22%5BJournal%5D)">Experimental study of relative, turbulent diffusion.</a> RISO Internal Report. , R-1036 (1999).</li>
<li>Chan, K., Stich, D., Voth, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Real-time+image+compression+for+high-speed+particle+tracking%5BTitle%5D)+AND+%22Rev.+Sci.+Instrum%22%5BJournal%5D)">Real-time image compression for high-speed particle tracking.</a> Rev. Sci. Instrum. 78 (2), 023704(2007).</li>
<li>Goldstein, H., Poole, C., Safko, J. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aGoldstein%2C+H+%22Classical+Mechanics%2C+3rd+Edition%22">Classical Mechanics, 3rd Edition</a>. , Addison-Wesley Publishing Company. 134-180 (2002).</li>
<li>Parsa, S. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=%22Rotational+dynamics+of+rod+particles+in+fluid+flows%22">Rotational dynamics of rod particles in fluid flows</a>. , Wesleyan University. Ph.D. Thesis (2013).</li>
<li>Wijesinghe, S. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=%22Measurement+of+the+effects+of+large+scale+anisotropy+on+the+small+scales+of+turbulence%22">Measurement of the effects of large scale anisotropy on the small scales of turbulence</a>. , Wesleyan University. Ph.D. Thesis (2012).</li>
<li>Wallace, J., Foss, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+Measurement+of+Vorticity+in+Turbulent+Flows%5BTitle%5D)+AND+%22Annu.+Rev.+Fluid+Mech%22%5BJournal%5D)">The Measurement of Vorticity in Turbulent Flows.</a> Annu. Rev. Fluid Mech. 27, 469-514 (1995).</li>
<li>Su, L., Dahm, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Scalar+imaging+velocimetry+measurements+of+the+velocity+gradient+tensor+field+in+turbulent+flows.+I.+Assessment+of+errors%5BTitle%5D)+AND+%22Phys.+Fluids%22%5BJournal%5D)">Scalar imaging velocimetry measurements of the velocity gradient tensor field in turbulent flows. I. Assessment of errors.</a> Phys. Fluids. 8, 1869-1882 (1996).</li>
<li>Lüthi, B., Tsinober, A., Kinzelbach, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Lagrangian+measurement+of+vorticity+dynamics+in+turbulent+flow%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Fluid+Mech%22%5BJournal%5D)">Lagrangian measurement of vorticity dynamics in turbulent flow.</a> J. Fluid Mech. 528, 87-118 (2005).</li>
<li>Frish, M., Webb, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Direct+measurement+of+vorticity+by+optical+probe%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Fluid+Mech%22%5BJournal%5D)">Direct measurement of vorticity by optical probe.</a> J. Fluid Mech. 107, 173-200 (1981).</li>
<li>Zimmerman, R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Tracking+the+dynamics+of+translation+and+absolute+orientation+of+a+sphere+in+a+turbulent+flow%5BTitle%5D)+AND+%22Rev.+Sci.+Instrum%22%5BJournal%5D)">Tracking the dynamics of translation and absolute orientation of a sphere in a turbulent flow.</a> Rev. Sci. Instrum. 82 (3), 033906(2011).</li>
<li>Zimmerman, R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Rotational+Intermittency+and+Turbulence+Induced+Lift+Experienced+by+Large+Particles+in+a+Turbulent+Flow%5BTitle%5D)+AND+%22Phys.+Rev.+Lett%22%5BJournal%5D)">Rotational Intermittency and Turbulence Induced Lift Experienced by Large Particles in a Turbulent Flow.</a> Phys. Rev. Lett. 106 (15), 154501(2011).</li>
<li>Klein, S., Gibert, M. athieu, Bérut, A., Bodenschatz, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Simultaneous+3D+measurement+of+the+translation+and+rotation+of+finite-size+particles+and+the+flow+field+in+a+fully+developed+turbulent+water+flow%5BTitle%5D)+AND+%22Meas.+Sci.+Technol%22%5BJournal%5D)">Simultaneous 3D measurement of the translation and rotation of finite-size particles and the flow field in a fully developed turbulent water flow.</a> Meas. Sci. Technol. 24 (2), 1-10 (2013).</li>
<li>Bellani, G., Byron, M., Collignon, A., Meyer, C., Variano, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Shape+effects+on+turbulent+modulation+by+large+nearly+neutrally+buoyant+particles%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Fluid+Mech%22%5BJournal%5D)">Shape effects on turbulent modulation by large nearly neutrally buoyant particles.</a> J. Fluid Mech. 712, 41-60 (2012).</li>
</ol>

Yazarlar ifşa etmek rakip mali çıkarlarını yok yok.

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...

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.

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

oryantasyon ve dönme hızının ölçülmesi yöntemleri türbülansına tanecikler 3d basılmış

Methods for Measuring the Orientation and Rotation Rate of 3D-printed Particles in Turbulence

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.

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...

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.

Oryantasyon ve dönme hızının ölçülmesi yöntemleri türbülansına tanecikler 3D basılmış

Experimental methods are presented for measuring the rotational and translational motion of anisotropic particles in turbulent fluid flows. 3D printing ...

Bu deneyin genel amacı, çok çeşitli şekillerde partiküller üretmek için 3D yazıcıyı kullanmak ve bu partiküllerin türbülanslı bir akış içindeki hareketlerini ölçmektir. Bu yöntem, partiküllerin türbülanslı akışkan akışlarında nasıl döndüğü ve hizalandığı gibi akışkanlar dinamiğindeki temel soruların yanıtlanmasına yardımcı olabilir. Yöntemin temel avantajı, önceki yöntemlerle elde edilemeyen, karmaşık şekilli partiküllerin yönelimlerinin hassas ve zamana bağlı ölçümlerine olanak tanımasıdır.Bu yöntem, türbülans içindeki disklerin ve kürelerin hareketine dair içgörü sağlamıştır ve birçok farklı durumda karmaşık şekilli partiküllerin dinamiklerini ölçmek için kullanılabilir. Genel olarak, bu yöntemde yeni olan kişiler, 3D kamera kalibrasyonu ve yön bulma algoritmasının kullanılan spesifik partiküllere uyarlanması konusunda zorluk yaşayacaklardır. Prosedürün gösterilmesine, orijinal artı ve jak deneylerini gerçekleştiren Guy Marcus yardımcı olacaktır.Baskı için parçacık modellerini oluşturmak üzere bilgisayar destekli tasarım yazılımı kullanarak başlayın. AutoCAD ile bir triad oluşturmak için önce, 0.3 milimetre çapında bir daire çizmek için daire komutunu kullanın. Ardından, üç milimetre uzunluğunda bir silindir oluşturmak için ekstrüzyon komutunu kullanın.Bu boyuttaki silindirler, partiküllerin yapı taşlarıdır. Şimdi döndürme (rotate) komutunu kullanın ve döndürme ekseni olarak X eksenini, döndürme açısı olarak ise 90 dereceyi seçin. Diğer silindirlerle çalışabilmek için çalışma alanını sağlayacak şekilde görünümü ayarlayın.Ardından, triadın ikinci kolunu oluşturacak olan silindirin bir kopyasını oluşturun. Bu silindirin ucuna, dönme ekseni Z ekseni boyunca olacak şekilde rotate 3D komutunu uygulayın. Triad için silindiri 120 derece döndürün.Döndürülen silindiri, üçlünün bir kolunu oluşturacak şekilde konumlandırın. Silindir uçlarının merkezleri üst üste gelmelidir. Üçüncü kolu da aynı şekilde hazırlayıp yerleştirin.Ardından, hiçbir silindir dikey veya yatay eksenle aynı doğrultuda olmayacak şekilde nesneyi döndürün. Tüm kollar yerleştirildiğinde, hepsini seçin ve tek bir nesne haline getirmek için birleştirme (union) komutunu kullanın. Dosyayı 3D baskı için uygun bir formatta kaydedin.Benzer adımları izleyerek deneyde kullanılacak diğer partikülleri oluşturun. Triad'a ek olarak; ortak bir merkeze sahip iki dikgen silindirden oluşan cross, ortak bir merkeze sahip üç karşılıklı dikgen silindirden oluşan jack ve silindirlerin ortak bir uca sahip olduğu ve birbirlerine 109.5 derece açıyla konumlandığı tetrad bulunmaktadır. Her bir partikül tipinden yüksek çözünürlük modunda yaklaşık 10.000 adet bastırın.Basılı parçacıkları, nötr yüzerliğe sahip oldukları bir çözeltide saklamak için hazırlık yapın. Bunun için kalsiyum klorür çözeltisi ve nötr yüzerlik yoğunluğunda yaklaşık 1.600 litre su kullanın. Her bir parçacık türünü saklamak için çözeltiden yaklaşık bir litre alın.Bir litre çözeltiyi tezgaha götürün ve partiküllerle çalışmaya başlayın. Bu deneyde kullanılan partiküller ticari olarak basılmıştır. Partiküller, destek malzemesi olarak kullanılan reçineye gömülü halde gelirler.Büyük parçaları nazikçe küçük bölümlere ayırarak partikülleri serbest bırakın. Fazla reçinenin büyük bir kısmı çıkana kadar her bir bölümü manuel olarak masaj yaparak işleyin. Bu işlem, sonraki adımları kolaylaştıracaktır.Parçacıkları daha fazla temizlemek için bir beherde kütlece %10'luk sodyum hidroksit çözeltisi hazırlayın. Ardından, reçineyi uzaklaştırmak için bazı parçacıkları ve bunların reçine kılıfından geri kalanları behere yerleştirin. Çözeltinin bulunduğu beheri bir ultrasonik banyoya taşıyın.Parçacıkları başlangıçta bir saat boyunca ultrasonik banyoda tutun, ardından durulamadan sonra yarım saat daha bekletin. Parçacıkları geri kazanmak için, banyodaki sodyum hidroksit çözeltisini almak üzere ikinci bir beher ve bir filtre hazırlayın. Ultrasonik temizleme adımları tamamlandıktan sonra, beheri banyodan çıkarmak için eldiven kullanın ve içeriği filtre aracılığıyla ikinci behere boşaltın.Parçacıkları, deformasyonu önlemek için içine daldırılacakları yoğunluk eşleşmiş çözeltiye taşımadan önce durulayın. Bunlar, reçinelerinden kurtarılmış, ultrasonik banyoda temizlenmiş ve artık yeşil lazer ışığı altında floresan yaymaları için boyanmaya hazır olan parçacıklardır. Parçacıkları boyamak için, su içerisinde bir litrelik Rhodamine-B boya çözeltisi kullanın ve bunu bir ısıtıcı tabla üzerine yerleştirin.Boyayı, bu partikülün materyali için 80 °C'ye ısıtın. Küçük bir kabı, depolamadaki partiküllerle gevşekçe doldurun. Bu, yaklaşık 2.500 partikül olacaktır.Partikülleri boya çözeltisine ekleyin ve daldırıldıkları süre boyunca sıcaklığı koruyun. Yaklaşık iki veya üç saat sonra, çözeltiyi ve partikülleri ısıdan uzaklaştırın. Partikülleri çözeltiden filtrelemek için bir süzgeç ve ayrı bir kap kullanın.Isı nedeniyle yumuşak oldukları sırada onlara zarar vermemeye dikkat edin. Ardından, fazla boyayı uzaklaştırmak için partikülleri dikkatlice durulayın. İşlem tamamlandığında, deney için gerekli olana kadar onları nötral yüzdürücülük çözeltisinde saklayın.Deney, akışın merkezindeki partikülleri kaydetmek için yerleştirilmiş kameraların bulunduğu bir tankta gerçekleştirilecektir. Bu şematik; sekizgen bir kesite sahip olan tank düzeneği, türbülanslı akış oluşturmak için kullanılan salınımlı ızgaralar, ölçüm hacmi ve kamera konumlarına genel bir bakış sunmaktadır. Oryantasyon ölçüm doğruluğu için en az dört kamera kullanın.Her kamera, saniyede 450 kare hızında en az bir megapiksel çözünürlüğe sahip olmalı ve özel bir bilgisayara bağlanmalıdır. Kameraları, herhangi ikisi arasında geniş açılar olacak şekilde konumlandırın ve hepsinin istenen ölçüm hacmine odaklandığından emin olun. Optik bozulmayı en aza indirmek için, tanka kamera bakış yönüne dik olan görüntüleme pencereleri yerleştirilmiştir.Ardından, tankın ölçüm hacmine bir görüntü kalibrasyon maskesi yerleştirin. Bu, kameralar tarafından toplanan deneysel verilerin analiz edilmesini sağlayacaktır. Deneysel koşulları simüle etmek için tankı dökme nötr kaldırma kuvveti çözeltisiyle doldurmaya başlayın.Tank doldurulduğunda, maskeyi aydınlatacak ışıkları kurun. Ardından, kameralarla çalışmaya geri dönün. Her kamerayı maske üzerindeki aynı noktaya odaklayın, ardından kalibrasyon için görüntüleri edinin ve kaydedin.Tankı boşalttıktan sonra, bir neodimyum itriyum alüminyum granat lazer yerleştirerek deneyi kurmaya devam edin. Lazer ışınının bir kısmını bir aynaya yönlendirmek için bir ışın ayırıcı düzenleyin. Işık, aynadan geçerek silindirik bir ışın oluşturan mercekler aracılığıyla tankın içine girer.Tankın karşı tarafına, çıkan lazer ışığını kendi yolu boyunca geri yansıtacak bir ayna yerleştirin. Işın ayırıcının diğer çıkışını ve benzer bir ayna ve lens düzenini kullanarak, bu üst görünüm şemasında olduğu gibi, birinciye dik silindirik bir ışın oluşturun. Işınların çıktığı aynalar, daha üniform bir aydınlatma sağlanmasına yardımcı olur.Ardından, gazı alınmış nötr kaldırmalı kalsiyum klorür çözeltisi ile doldurulmuş tankı kontrol edin. Devam etmeden önce, kameraların ve veri toplama yazılımının hazır olduğundan emin olun. Bu deney için hazırlanmış olan yaklaşık 10.000 tetradı tanka eklemeye hazırlanın.Bunları tankın üst kısmındaki portun yakınına konumlandırın. Hazır olduğunuzda portu açın ve parçacıkları tanktaki suya ekleyin. Tüm parçacıklar eklendiğinde portu kapatın.Ardından lazere geçin. Orada lazeri açın ve lazer açıklığını açın. Daha sonra, ızgarayı üç hertz hızında salınım yapacak şekilde başlatmak için ızgara kontrollerini kullanın.Tank içerisinde, türbülansın tamamen gelişebilmesi için ızgarayı yaklaşık bir dakika boyunca salınım yaptırın. Bu noktada veri toplamaya başlayın ve yaklaşık bir milyon kare kaydedin. Çalışmanın sonunda veri toplamayı durdurun ve lazer açıklığını kapatın.Tüm deneyler tamamlandıktan sonra, tank çıkışına gidin. Çözeltideki partikülleri temizlemek için oraya bir filtre yerleştirin ve tankı boşaltın. Toplanan partikülleri, daha sonra kullanmak üzere nötr kaldırma kuvvetli çözelti içinde saklayın.Parçacık konumunu ve yönelimini belirlemek için kaydedilen görüntüler üzerinde yazılım kullanarak veri analizi gerçekleştirin. Yazılımda şu adımlar uygulanır: Dört kamera tarafından yakalanan bir parçacığa ait dört senkronize görüntüden başlayarak, üç boyutlu konumunu belirlemek için iki boyutlu bilgileri kullanın.Kamera kalibrasyon parametrelerini kullanarak, aydınlatılmış parçacığın üç boyutlu sayısal modelini her bir kameraya yansıtın. Bu işlem, dört kameranın tamamında parçacıktan gelen ışık yoğunluğunun iki boyutlu bir modelini oluşturur. Ardından, dört kamerada görülenlerle en iyi şekilde eşleşen model yönelimini bulmak için doğrusal olmayan en küçük kareler uydurma rutini çalıştırın.Modelin her bir kameraya yansıtılan görüntüsü ile gözlemlenen partikül arasındaki farkı en aza indirmek için dört kameradan gelen bilgileri birleştirin. Bu adımlar, tüm kameraların görüş alanında partiküllerin bulunduğu tüm kareler için uygulanacaktır. Bu işlem, bir tetradın konum ve yönelimindeki evrimdir.Koruma önlemleri olmadığında gerçekleşebilen, tetrad kollarının yönelimindeki süreksiz değişime dikkat edin. Tetrad evriminin bu ikinci versiyonu, yazılımın her kare için Euler açılarının bir önceki kareye göre en küçük rotasyon olduğunu sağladığını göstermektedir. Konum ve yönelim bilgileri daha sonra kullanılmak üzere kaydedilir.Bu, deneydeki bir tetradın tek bir kamera görüntüsüdür. İkinci görüntüde, üst üste bindirilmiş model, algoritma tarafından tespit edilen yönelimi göstermektedir. İki boyutlu yoğunluk modelinin basitliğine rağmen, yöntem parçacık yöneliminin doğru ölçümlerini sağlamaktadır.Deneyde, her bir parçacığın tüm yörüngesi boyunca Euler açılarının gelişimini elde etmek için yönelim bulma algoritması kullanılır. Bu işlem, bir tetradın görüntüleme hacmi boyunca izlediği tüm yörüngenin yeniden yapılandırılmasıdır. Bu, parçacığın dört kameranın tamamı tarafından görüldüğü her bir kare için yönelimi ve üç boyutlu koordinatlarının birleştirilmesiyle gerçekleştirilir.İz uzunluğu 229 karedir. Parçacığın ölçekli olarak çizilmediğine dikkat ediniz. Veriler aynı zamanda, ölçülen takla hızının olasılık yoğunluk fonksiyonunun belirlenmesine de olanak sağlar.Kırmızı kareler çaprazlar için verilerdir. Mavi daireler ise krikolar için verilerdir. Düz çizgi, deneysel verilerle çok iyi eşleşen kürelerin sayısal simülasyon sonucunu temsil etmektedir.Bu teknik bir kez kavrandığında, doğru şekilde uygulandığı takdirde üç günde tamamlanabilir. Bu prosedür uygulanırken, partiküllerin farklı yoğunluktaki çözeltilerde birkaç saat bekletilmesi önemlidir. Ayrıca, deney süresi boyunca kameraların düzgün şekilde hizalandığından, sabitlendiğinden ve senkronize edildiğinden emin olmak esastır.Bu prosedürün ardından, 3D yazıcıyla üretilmiş partiküllerin çevredeki akıştaki tam hız gradyanı tensörüne nasıl yanıt verdiğini ölçmek için izleyici partikül takibi gibi diğer yöntemler kullanılabilir. Bu videoyu izledikten sonra, dört stereoskopik video görüntüsünü kullanarak türbülanslı akıştan hız gradyanı tensörü hakkında bilgi elde etmek için anizotropik partiküllerin nasıl kullanılacağı konusunda iyi bir anlayışa sahip olmalısınız. Rhodamine-B boyası ve sodyum hidroksit ile çalışmanın tehlikeli olabileceğini ve bu prosedürü uygularken her zaman eldiven ve koruyucu gözlük gibi önlemlerin alınması gerektiğini unutmayın.

methods-for-measuring-orientation-rotation-rate-3d-printed-particles

Research

JoVE Journal

Engineering

Mühendislik

Dört görünüm ayırıcı ile yüksek hızlı kamera dayalı üç boyutlu parçacık izleme velosimetri (3D-PTV) sistem burada tanımlanmıştır. Teknik alt ≈ 7.000 Re Reynolds sayısı on çap çevresinde dairesel bir borudan, bir jet akışı uygulanır.

Türbülans Uygulamaları için üç boyutlu Parçacık Takip Akımları: Jet Akış Örneği

Yeni başlayan parçacık hareket tek bir boncuk tortu yatak geometriye Laminer türbülanslı akış için bir fonksiyonu olarak karakterize için iki farklı yöntem sunulmaktadır.

Görsel olarak bağlı normal yüzeylerde yeni başlayan parçacık çekimde karakterizasyonu: çalkantılı koşullarına Laminer üzerinden

Burada açıklanan teknik parçacık kinematik ve türbülans akar düşük parçacık konsantrasyonları ile eşzamanlı olarak ölçmek için düşük maliyetli ve nispeten basit bir yöntem sunar. Türbülans partikül imaj velosimetri (PIV) ölçülür ve parçacık kinematik bir örtüşen alan bakış açısı yüksek hızlı kamera ile elde edilen görüntüler üzerinden hesaplanır.

Eş zamanlı ölçüm türbülans ve akış görüntüleme teknikleri kullanarak parçacık kinematik

Bu protokol, biyomedikal ve çevresel uygulamalarda kullanılmak üzere Self-motile biyouyumlu ve çevre dostu mikro karıştırıcılar yazdırmak için reaktif inkjet baskı kullanma yeteneğini göstermektedir.

Ipek bazlı kendinden tahrikli mikro karıştırıcılar reaktif Inkjet Baskı ve Itme Analizi

Bu protokol, 3B baskı kalemlerinin emisyonünü analiz etmek için bir yöntem sunar. Serbest bırakılan parçacığın parçacık konsantrasyonu ve parçacık büyüklüğü dağılımı ölçülür. Serbest bırakılan parçacıklar iletim elektron mikroskobu (TEM) ile daha fazla analiz edilir. Filamentlerde metal içeriği endüktif birleştirilmiş plazma kütle spektrometresi (ICP-MS) ile ölçülür.

3D Baskı - 3D Baskı Kaleminin Parçacık Emisyonlarının Değerlendirilmesi

Biz bir kaç nm çeşitli malzemelerin nano boyutlu parçacıkların birkaç 100 nm arasında değişen ince filmler yatırmak plazma gelişmiş kimyasal buhar biriktirme kullandık. Biz geçirgenliği kabuğun kalınlığı ile kontrol edilir oyuk nanoshells üretmek için daha sonra aşındırma Çekirdek malzeme. Biz küçük çözünen bu kaplamaların geçirgenliği karakterize ve bu engelleri birkaç gün içinde çekirdek malzemenin sürekli salım sağlayabilir göstermektedir.

Plazma Polimerize Hollow Parçacıkların Encapsulation ve Geçirgenlik Özellikleri

Bu makale, yüzey aktif bazlı kesme inceltme viskoelastik sıvılarındaki küresel parçacıkların terminal çökeltme hızlarını ölçmek için deneysel prosedürü göstermektedir. Çok çeşitli reolojik özellikler üzerindeki sıvılar hazırlanır ve paralel duvarlar arasındaki sınırsız sıvılarda ve sıvılarda bir dizi parçacık boyutu için çökeltme hızları ölçülür.

Sınırlanmamış ve Sınırlı Yüzey Aktif Bazlı Kesme Viskoelastik Sıvılarda Küresel Parçacıkların Yerleşme Hızının Deneysel Ölçümü

Acoustofluidic cihazlar, manipüle konsantre ve asma mikro ve Ortaölçek varlıkları izole etmek için mikroakışkan kanalları içinde ultrasonik dalgaları kullanır. Bu protokol, kılıf sıvılar yardımı olmadan merkezi bir düzene partiküllerin odak toplu akustik duran dalgaları destekleyici bu tür bir cihazın imalat ve işlem tarif etmektedir.

Fabrikasyon ve Acoustofluidic Cihazlarının Çalışma Parçacıkların yoğunlaşırken Sheathless için Toplu Akustik Daimi Dalgalar desteklenmesi

Düzlemsel örneklerinde manyetik parçacıkların görüntülenmesi için bir tarayıcı manyetik algılama tekniği karıştırma düzlemsel frekansı kullanılarak geliştirilmiştir. parçacıkların doğrusal olmayan nonhysteretic mıknatıslanma manyetik modülasyon ürünleri tepkisi iki frekans uyarım üzerine kaydedilir. İnce biyolojik örneklerin 2D görüntüleri çekmek için kullanılabilir.

Düzlemsel Örnekleri Manyetik tanecikler Görüntüleme Manyetik algılama Tarayıcı Karıştırma frekansı

Bu makale çözümleri buharlaşma oranı tespiti için bir empedans tabanlı cihazı sunar. Bu geleneksel bir kilo kaybı yaklaşımı üzerinde net avantajlar sunmaktadır: hızlı yanıt, yüksek hassasiyetli algılama, küçük bir örnek gereksinimi, çoklu numune ölçümleri, temizlik ve yeniden amaçlı kolay sökme.

Buharlaşma Hızı Algılama için bir Yüksek Performanslı Empedans tabanlı Platformu

Keşfedin 3D baskılı anizotropik parçacıkların türbülanslı akışlardaki davranışlarını analiz etme yöntemini. Bu teknik, karmaşık şekillerin oryantasyon ve dönme hızı ölçümlerini hassas şekilde yaparak akışkanlar dinamiği araştırmalarına katkı sağlar.

Oryantasyon ve dönme hızının ölçülmesi yöntemleri türbülansına tanecikler 3D basılmış

Daha fazla video keşfet