Контакты
Задать вопрос
Диагностика потоков
Скорость
Tomographic Particle Image Velocimetry
Метод Tomo PIV является расширением метода Stereo PIV и позволяет измерять мгновенные 3-х компонентные поля скорости в выбранном измерительном объеме потока. Tomo PIV основан на том же принципе реконструкции изображения, что и медицинское диагностическое оборудование для томографических исследований. Отличие состоит в использовании меньшего числа проекций. Трассеры в области измерения регистрируются одновременно на четыре (или более) цифровые камеры с различными углами обзора области потока. Объектив с коррекцией Шаймпфлюга позволяет добиться фокусировки частиц по всему полю изображения при наблюдении объекта под углом.
Томографическая реконструкция позволяет получить распределение частиц в толщине лазерного ножа. Для томографической реконструкции, так же как в методе Stereo PIV, необходимо проведение процедуры калибровки для каждой регистрирующей камеры.
Вектор скорости в каждой точке измерения рассчитывается кросскорреляционным алгоритмом по трехмерным элементарным объемам, на которые разбивается реконструированное объемное изображение частиц в потоке. Подробнее об обработке данных, полученных методом Tomo-PIV, смотрите в статье [1].
Схема получения мгновенного поля скорости в объеме потока методом Tomo PIV
Фотография регистрирующей оптической системы при измерении методом Tomo PIV состоящая из четырех ПЗС камер с разрешением 4 Мпикc
Особенности метода
- бесконтактный метод измерения
- позволяет измерять 3-х компонентные мгновенные поля скорости в объеме
- Измерение скорости внутри интересующего объема осуществляется одновременно во всех точках, что является главным отличием от сканирующих методов. Эта особенность позволяет использовать метод для высокоскоростных потоков и, в том числе, в методах с временным разрешением TRPIV.
- метод не предполагает наличия движущихся механических частей для сканирования потока
- при регистрации изображений частиц необходимо использовать одновременно 4 (или более) цифровые кросскорреляционные камеры с объективами, позволяющими добиться резкости по всей глубине измеряемого объема (10-20мм)
- освещение измерительного объема производится мощным импульсным лазером (до 200-400мДж)
- для расчета объемного изображения во время томографической реконструкции необходимо применять мощный компьютер с многоядерным процессором и большим объемом оперативной памяти
Область применения
- экспериментальное исследование течений жидкости и газа
- регистрация трехмерных структур в потоках
Векторное поле средней скорости в турбулентной струе с закруткой. Re = 30 000, диаметр сопла D = 15 мм, количество векторов 54×41×54 в области реконструкции 2,5D×2D×2,5D, пространственное разрешение 1,5 мм на вектор, цвет векторов обозначает нормированный модуль средней скорости, изоповерхность ограничивает зону обратного течения по уровню -10% от среднерасхдоной скорости Vb = 1,7 м/с
Мгновенная трехмерная вихревая структура в турбулентной струе с закруткой. Re = 30 000, Vb = 1,7 м/с, диаметр сопла D = 15 мм, изоповерхности показывают локализацию вихрей по критерию lambda2, их цвет демонстрирует величину вертикальной компоненты скорости, дополнительно показано поле скорости в центральном сечении на оси струи (результаты ИТ СО РАН)