Hvad er velocimetri med partikelbillede?

Particle image velocimetry (PIV) er en metode, der ofte bruges til at visualisere strømmen af ​​partikler i en væske. PIV implementeres ofte til forsknings- eller uddannelsesmæssige formål og giver en videnskabsmand mulighed for at måle hastigheden og bevægelsen af ​​væsker som vand. Der er flere tilgange til partikelbilledhastighed, og teknikken forbedres fortsat, når ny teknologi udvikles.

For at visualisere en væskes bevægelse indføres meget små partikler kaldet "tracers" i strømmen. På grund af deres lille størrelse opfører disse sporstofpartikler sig på en måde, der er næsten identisk med den studerede væske. Sporerne, der bruges i PIV, kan oplyses af videnskabsmanden, hvilket gør dem let synlige. Partikelbillede-velocimetri bruger ofte computersoftware til at registrere og forbedre de synlige sporstoffer.

Et par forskellige sporstofpartikler kan bruges; små glasperler, aluminiumsflager og dråber olie er tre almindelige materialer, der kan implementeres til dette formål. Disse sporstoffer reflekterer lys meget godt og øger synligheden af ​​en væske. Lysreflektioner kan studeres med det blotte øje eller optages af et kamera til analyse. Selvom enhver lyskilde kan være tilstrækkelig til PIV, bruges en laser typisk, når nøjagtighed er vigtig.

Filmfotografering var den primære metode til registrering af partikelbevægelser, da PIV først blev udviklet, skønt opfindelsen af ​​billige digitale kameraer har gjort den analoge tilgang forældet. Digitale partikelbilleder i høj opløsning er nu almindelige. Nogle computerprogrammer er i stand til automatisk at genkende og spore hver sporstof i et PIV-billede og give realtidsdata om en væskes bevægelse.

Standard partikelbillede-velocimetri registrerer bevægelsen af ​​en væske i to dimensioner. Nogle variationer af PIV forbedrer denne kapacitet og tillader tredimensionel visualisering. Denne fremgangsmåde bruger to kameraer i stedet for et, og kaldes ofte stereoskopisk PIV . Ved hjælp af speciel computersoftware kombineres synspunkterne fra disse to kameraer for at skabe et nyt synspunkt.

Partikelbillede-velocimetri har mange anvendelser. Det bruges ofte inden for rumfartsteknologi og giver forskere mulighed for at se luftstrømmen over en flyvinge eller anden kontroloverflade. PIV bruges også i sundhedsområdet. Undersøgelsen af ​​væskebevægelse i kroppen hjælper læger med at visualisere blodcirkulationen og udvikle nye medicinske implantater. Derudover bruger biologer undertiden også partikelbillede-velocimetri til at studere svømningsbevægelse hos fisk eller andre havdyr.