Co je to částicová obrazová velocimetrie?

Obrazová rychlost částic (PIV) je metoda, která se běžně používá k vizualizaci toku částic v tekutině. PIV je často implementován pro výzkumné nebo vzdělávací účely a umožňuje vědci měřit rychlost a pohyb tekutin, jako je voda. Existuje několik přístupů k velocimetrii částicových obrazů a technika se stále zlepšuje, jak se vyvíjí nová technologie.

Pro vizualizaci pohybu tekutiny se do toku zavádějí velmi malé částice zvané "stopovací látky". Vzhledem k jejich malé velikosti se tyto stopovací částice chovají způsobem, který je téměř totožný se studovanou tekutinou. Značkovače použité v PIV mohou být osvětleny vědcem, což je činí snadno viditelnými. Velocimetrie částicových obrazů často používá počítačový software k zaznamenávání a vylepšování viditelných indikátorů.

Lze použít několik různých stopovacích částic; malé skleněné kuličky, hliníkové vločky a kapky oleje jsou tři běžné materiály, které lze za tímto účelem implementovat. Tyto indikátory velmi dobře odrážejí světlo a zvyšují viditelnost tekutiny. Odrazy světla lze studovat pouhým okem, nebo je lze zachytit kamerou pro analýzu. Zatímco pro PIV může stačit jakýkoli světelný zdroj, laser se obvykle používá, když je důležitá přesnost.

Filmová fotografie byla primární metodou záznamu pohybů částic, když byl poprvé vyvinut PIV, ačkoli vynález levných digitálních fotoaparátů učinil analogový přístup zastaralým. Obrazy digitálních částic s vysokým rozlišením jsou nyní samozřejmostí. Některé počítačové programy jsou schopny automaticky rozpoznat a sledovat každý indikátor v obrazu PIV a poskytovat údaje o pohybu tekutiny v reálném čase.

Velocimetrie obrazu částice zaznamenává pohyb tekutiny ve dvou rozměrech. Některé varianty PIV tuto schopnost vylepšují a umožňují trojrozměrnou vizualizaci. Tento přístup používá dvě kamery místo jedné a je často nazýván stereoskopickým PIV . Pomocí speciálního počítačového softwaru jsou pohledy z těchto dvou kamer kombinovány a vytvářejí nový pohled.

Obrazová částice velocimetrie má mnoho aplikací. Běžně se používá v oblasti leteckého inženýrství a umožňuje vědcům vidět proudění vzduchu přes křídlo letadla nebo jiný kontrolní povrch. PIV je také používán ve zdravotnické komunitě. Studium pohybu tekutin v těle pomáhá lékařům vizualizovat krevní oběh a vyvíjet nové lékařské implantáty. Biologové navíc někdy také využívají velocimetrie částic ke studiu plaveckého pohybu ryb nebo jiných mořských tvorů.