Language
Country/Area
No result found
От 2D к 4D: как глубже понять динамику жидкости с помощью технологии трехмерного отслеживания частиц?
Измерение скорости частиц (PTV) стало важным методом измерений в изучении механики жидкостей. Этот метод измеряет скорость и траекторию нейтрально плавучих частиц, взвешенных в потоке жидкости. В отличие от эйлерова метода измерения скорости частиц (PIV), отслеживание PTV основано на движении наблюдаемого объекта, что приводит к лагранжевой перспективе. С развитием технологий PTV перешла от 2D к 3D, а теперь и к 4D, что позволяет нам получить более полное представление о динамическом поведении жидкостей.
Благодаря технологии трехмерного отслеживания частиц исследователи могут получать мгновенные данные о скорости и распределении завихренности, тем самым получая подробную информацию о потоке в двух или трех измерениях пространства.
Эволюция технологии PTV
Традиционно 2D PTV измеряется в тонком лазерно-планарном срезе, что требует высокой плотности частиц, чтобы гарантировать возможность независимого отслеживания каждой частицы. С появлением 3D PTV исследователи больше не ограничены плоскими измерениями, а могут использовать стереоскопические изображения для фиксации движения частиц, хаотично распределенных в трехмерном пространстве. Первоначально разработанный для изучения полностью турбулентных потоков, этот метод в настоящее время широко используется в различных областях, включая строительную механику, медицину и промышленность.
Метод 3D PTV использует стереоскопическую конфигурацию нескольких камер для отслеживания частиц путем синхронной записи текущей жидкости и получения их мгновенного положения в трехмерном пространстве.
Основные технологии 3D PTV
3D PTV использует от двух до четырех цифровых камер, которые настроены под определенными углами для одновременной записи движущихся частиц. Эти камеры улавливают свет, который рассеивается или флуоресцирует от жидкости. Частицы в поле потока освещаются лазером или другим источником света, что сокращает время экспозиции движущейся оптической цели и, таким образом, «замораживает» частицы в каждом кадре изображения. Расположение. Эта технология может обеспечить плотность данных более 10 векторов скорости на кубический сантиметр, предоставляя мощную информационную поддержку для всестороннего анализа потока.
4D PTV: преодоление границ времени и пространства
С появлением технологии трехмерного отслеживания частиц с временным разрешением (4D-PTV) исследователи могут отслеживать движение текущих частиц не только в пространстве, но и получать траектории их движения с течением времени. Это уникальное преимущество лагранжева описания турбулентности. Разработка этого метода позволяет исследователям проводить статистический анализ для лучшего понимания основных механизмов сложного динамического поведения жидкостей.
Внедрение 4D-PTV позволяет изучать поведение различных жидкостей в разных условиях, открывая новые возможности для промышленного применения и научных исследований.
Достижения в технологии обработки изображений в реальном времени
Благодаря постоянному развитию технологий обработка изображений в реальном времени постепенно стала важным аспектом 3D PTV. Разработчики начали изучать возможность использования белого света вместо использования исключительно лазеров, что может значительно сократить затраты на измерения и повысить безопасность. Эти технологические достижения, несомненно, позволят исследователям проводить эффективные исследования потоков жидкости в различных средах.
Будущие проблемы и перспективы
Несмотря на то, что технология PTV достигла значительного прогресса, все еще существует множество проблем, связанных с растущим спросом на приложения в области гидромеханики. Например, как повысить точность и эффективность измерений в более сложных условиях потока, а также как еще больше снизить затраты, чтобы способствовать более широкому применению и популяризации — все это вопросы, которые необходимо глубоко изучить в будущем.Как развитие технологий 3D и 4D PTV изменит наше понимание и применение динамики жидкостей?
