Language
Country/Area
No result found
PTV 3D mágico: ¿Cómo utilizar la fotografía estereoscópica para analizar campos de flujo 3D?
En la investigación actual en mecánica de fluidos, la velocimetría de seguimiento de partículas (PTV) está emergiendo rápidamente como una herramienta avanzada para analizar campos de flujo tridimensionales. La técnica está diseñada específicamente para medir la velocidad y la trayectoria de partículas de flotabilidad neutra suspendidas en un fluido y se centra en el seguimiento de partículas individuales. En comparación con el método tradicional de velocimetría de imágenes de partículas (PIV), PTV adopta el método lagrangiano, lo que le otorga una ventaja única para capturar cambios instantáneos en el campo de flujo.
3D PTV es una técnica de medición de velocidad de campo completo capaz de determinar la velocidad instantánea y la distribución de vorticidad en dos o tres dimensiones espaciales.
El principio de funcionamiento del 3D PTV se basa en un sistema multicámara que se configura en estéreo y registra simultáneamente el movimiento de trazadores de flujo (es decir, pequeñas partículas iluminadas). No sólo puede capturar el comportamiento instantáneo del campo de flujo, sino que también permite a los investigadores obtener una densidad de datos, normalmente hasta diez o más vectores de velocidad por centímetro cúbico. La obtención de imágenes estéreo efectivas y técnicas de seguimiento óptico son clave para el éxito de este enfoque.
La tecnología utiliza una combinación de dos a cuatro cámaras digitales para registrar sincrónicamente los cambios de luz de los trazadores de corrientes. Los campos de flujo se iluminan mediante un rayo láser paralelo u otra fuente de luz que parpadea aleatoriamente para reducir el tiempo de exposición efectivo de los objetos en movimiento y "congelar" su posición en cada cuadro. Para realizar un posicionamiento tridimensional preciso, aunque teóricamente solo se necesitan dos cámaras, en aplicaciones reales a menudo se utilizan de tres a cuatro cámaras para aumentar la precisión de los datos y las ganancias de trayectoria cuando se estudia el campo de flujo turbulento completo.
Solución PTV 3D
Existen varias opciones de PTV 3D según el diseño y las necesidades. La mayoría de las soluciones utilizan tecnología de 3 CCD o 4 CCD, lo que proporciona amplias capacidades de captura de datos. A medida que la tecnología avanza, han surgido soluciones para utilizar luz blanca en lugar de fuentes de luz láser, lo que no solo reduce los costos sino también los requisitos de salud y seguridad.
El desarrollo inicial de los métodos PTV 3-D comenzó como un proyecto conjunto entre el Instituto de Geodesia y Fotogrametría y el Instituto de Hidráulica de la ETH de Zúrich.
El procesamiento de imágenes en tiempo real también es un avance importante en los sistemas PTV 3D, que permite a los investigadores procesar grandes cantidades de datos de forma más rápida y eficiente. En las pruebas de campo de flujo, esta capacidad de respuesta instantánea ayuda a los investigadores a ajustar las condiciones experimentales de manera oportuna para obtener resultados de medición más precisos.
Ámbito de aplicación
Hoy en día, la aplicación de PTV 3D se extiende a diversos campos como la investigación en mecánica estructural, la medicina y el entorno industrial. Muchos científicos utilizan esta técnica para observar cómo las partículas se mueven en flujos turbulentos e interactúan con el fluido circundante, lo que es crucial para mejorar el diseño de ingeniería y la investigación ambiental.
ConclusiónEn resumen, la tecnología de velocimetría de seguimiento de partículas 3D (3D PTV) no solo proporciona capacidades de análisis de campos de flujo altamente precisas, sino que también abre nuevas direcciones para diversas áreas de investigación en mecánica de fluidos. Esta tecnología ha enriquecido nuestra comprensión de la evaluación de riesgos y la optimización de productos, pero ¿cómo afectará nuestra investigación en dinámica de fluidos en el futuro?
