Language
Country/Area
No result found
Волшебное 3D PTV: как использовать стереофотографию для анализа 3D-полей потока?
В современных исследованиях механики жидкостей метод измерения скорости частиц (PTV) быстро превращается в передовой инструмент для анализа трехмерных полей течения. Метод специально разработан для измерения скорости и траектории нейтрально плавучих частиц, взвешенных в жидкости, и фокусируется на отслеживании отдельных частиц. По сравнению с традиционным методом измерения скорости потока с помощью изображений частиц (PIV), PTV использует метод Лагранжа, что дает ему уникальное преимущество в регистрации мгновенных изменений поля потока.
3D PTV — это метод измерения скорости во всем поле, позволяющий определять мгновенное распределение скорости и завихренности в двух или трех пространственных измерениях.
Принцип работы 3D PTV основан на многокамерной системе, которая настроена в стереорежиме и одновременно регистрирует движение трассеров потока (т. е. мельчайших освещенных частиц). Он не только может фиксировать мгновенное поведение поля потока, но и позволяет исследователям получать плотность данных, обычно до десяти и более векторов скорости на кубический сантиметр. Эффективные методы стереоизображения и оптического отслеживания являются ключом к успеху этого подхода.
Основные принципы 3D PTV
Эта технология использует комбинацию из двух-четырех цифровых камер для синхронной регистрации изменений освещенности трассеров потоков. Поля потока освещаются параллельным лазерным лучом или другим хаотично мигающим источником света, чтобы сократить эффективное время экспозиции движущихся объектов и «заморозить» их положение на каждом кадре. Хотя теоретически для выполнения точного трехмерного позиционирования достаточно двух камер, в реальных приложениях часто используется от трех до четырех камер, что повышает точность данных и улучшает траекторию при изучении полного поля турбулентного потока.
Решение 3D PTV
Существуют различные варианты 3D PTV в зависимости от дизайна и потребностей. В большинстве решений используется технология 3 или 4 ПЗС, обеспечивающая широкие возможности сбора данных. По мере дальнейшего развития технологий появились решения, позволяющие использовать белый свет вместо лазерных источников света, что не только снижает затраты, но и снижает требования к охране труда и технике безопасности.
Первоначальная разработка методов 3-D PTV началась как совместный проект Института геодезии и фотограмметрии и Института гидравлики Швейцарской высшей технической школы Цюриха.
Обработка изображений в реальном времени также является важным достижением в системах 3D PTV, позволяя исследователям обрабатывать большие объемы данных быстрее и эффективнее. При испытаниях в полевых условиях эта возможность мгновенного реагирования помогает исследователям своевременно корректировать экспериментальные условия для получения более точных результатов измерений.
Область применения
Сегодня применение 3D PTV распространяется на различные области, такие как исследования в области строительной механики, медицина и промышленная среда. Многие ученые используют эту технику для наблюдения за тем, как частицы движутся в турбулентных потоках и взаимодействуют с окружающей жидкостью, что имеет решающее значение для совершенствования инженерного проектирования и исследований окружающей среды. Заключение
Подводя итог, можно сказать, что технология трехмерной регистрации скорости частиц (3D PTV) не только обеспечивает высокоточные возможности анализа поля потока, но и открывает новые направления для различных областей исследований в области механики жидкости. Эта технология обогатила наше понимание оценки рисков и оптимизации продукции, но как она повлияет на наши исследования динамики жидкостей в будущем?
