Применение в теневой анемометрии по изображениям частиц (Particle Shadow Velocimetry - PSV) ламп накаливания

ВВЕДЕНИЕ
PIV – аббревиатура от Particle Image Velocimetry (анемометрия по изображениям частиц) – метод визуализации двумерных векторных полей скоростей потоков жидкости или газа путем цифровой обработки изображений введенных в поток частиц.
Для построения векторных карт полей скоростей относительно медленных потоков компания "Dantec Dynamics" предлагает PIV системы, в которых используется непрерывный лазер, а не импульсный. Использование непрерывного лазера значительно уменьшает стоимость системы, однако и резко ограничивает максимальную скорость потока, которую можно измерить с помощью демонстрационной PIV системы. Также демонстрационная PIV система может применяться вместе с обычной PIV системой с импульсным лазером для того, чтобы новые операторы могли обучиться пользованию оборудованием, используя непрерывный лазер, который проще в использовании, т. к. не требует синхронизации его работы с камерой.
Демонстрационная 2D PIV система является наиболее дешевым и простым для операторов оборудования способом визуализации поля скоростей потока жидкости или газа.


1. Применение в теневой анемометрии по изображениям частиц (Particle Shadow Velocimetry - PSV) ламп накаливания

Тень анемометрии частиц (ПСВ ) представляет собой новую технологию, которая разделяет многие из атрибутов microPIV и вперед раскидывать ПИВ (fsPIV). Оно использует малоэнергичные пульсированные источники света как Сид для того чтобы измерить смещение частиц семени в подаче. Изображения ПСВ можно также использовать для того чтобы характеризовать параметры частицы как размер и форма. В виду того что это объемный метод освещения, оно полагается на оптике приемника для того чтобы оптимизировать глубину резкости для измерения. Любую пульсированную светлую систему можно использовать как источник света; тем не менее, светодиоды особенно хорошо подходят, так как они могут быть перегружены в режиме короткого импульса для получения интенсивных субмикросекундных световых импульсов. Furthermore, польза Сид совмещенного с высокоскоростной камерой приводит к в высокоскоростной системе с шириной полосы частот 10's из кГц. Поскольку метод не основан на рассеянии света слабыми частицами, лазеры не являются ни необходимыми, ни рекомендуемыми для использования с этим подходом.
Общая компоновка прибора ПСВ показана на рисунке. Свет от пульсированного источника Сид направлен через зону измерения на камеру (interline-переход, цвет, или быстрый ход). Этот встроенный механизм позволяет тени, созданные частиц, взвешенных в потоке должны быть записаны вместе с их вперед разброса

. По большей части рассеяние вперед мало по сравнению с вымиранием, вызванным частицей; однако в некоторых ситуациях рассеяние вперед может быть большим по амплитуде (например, большие прозрачные частицы).
После того, как изображения теней частиц записываются в два отдельных раза, они обрабатываются стандартным корреляционным подходом для получения скоростей. В большинстве случаев для минимизации объема измерений и усиления сигнала к шуму частиц необходима предварительная обработка изображения. Эта процедура включает в себя возведение изображения в квадрат для улучшения краев частиц в фокусе и инвертирование изображения для получения негатива. Полученное изображение выглядит очень похожим на стандартное изображение PIV, и на самом деле, может быть обработано с помощью общего программного обеспечения PIV.
С наличием готовых систем PIV, почему PSV интереса. PSV предлагает несколько преимуществ над традиционными системами PIV. Во-первых, PSV-это недорогой вариант. PSV использует светодиоды, а не лазеры, и поэтому стоимость оборудования значительно ниже. Также отмечается, что использование светодиода, а не лазера, имеет значительные преимущества в плане безопасности. Второе преимущество-скорость. Сид можно пульсировать на 10's из тарифов rep кГц, и поэтому, данные можно получить на этих высоких темпах без пользы дорогего лазера. Окончательно, PSV использует объемное освещение, это исключает сильный разбрасывать от поверхности которая может насытить камеру при использовании PIV. ПСВ, как и любой другой экспериментальный метод, имеет ограничения. Самая значительная проблема для PSV том зонда. Поскольку необходимо изображение отдельных частиц, поле зрения ограничено комбинацией размера частиц и количества пикселей на камере.
В этом примере PSV используется для измерения скорости струи, проходящей мимо вкладки. Этот эксперимент направлен на моделирование генерации звука. Представленные здесь данные были получены на частоте 500 Гц с использованием PCO.1200 камера и это изображение представляет собой в среднем около 2000 образцов. Отдельные изображения представлены в фильме справа. Обратите внимание на пульсирующую природу струи. Это вероятно должно к двигателю хлопая поперечной к плоскости измерения. Данные собираются в ядре струи и на границе, то есть в областях с меньшей скоростью.
В этом применении, PSV использовано для того чтобы приобрести 2D данные по скорости на искусственном клапане. Изображения на левой стороне показывают подачу на 3 примерах в операционном цикле клапана