입자 이미지 속도 측정법이란 무엇입니까?

입자 이미지 속도 측정법 (PIV)은 유체의 입자 흐름을 시각화하는 데 일반적으로 사용되는 방법입니다. PIV는 종종 연구 또는 교육 목적으로 구현되며 과학자가 물과 같은 유체의 속도와 움직임을 측정 할 수 있습니다. 입자 이미지 속도 측정법에는 몇 가지 접근 방식이 있으며 새로운 기술이 개발됨에 따라 기술이 계속 향상됩니다.

유체의 움직임을 시각화하기 위해 "추적자"라고하는 매우 작은 입자가 흐름에 도입됩니다. 크기가 작기 때문에 이러한 추적 입자는 연구중인 유체와 거의 동일한 방식으로 작동합니다. PIV에 사용 된 추적기는 과학자가 조명을 통해 쉽게 볼 수 있습니다. 입자 이미지 속도 측정은 종종 가시적 인 추적 프로그램을 기록하고 향상시키기 위해 컴퓨터 소프트웨어를 사용합니다.

몇 가지 다른 추적 입자가 사용될 수 있습니다. 작은 유리 구슬, 알루미늄 플레이크 및 기름 방울은 이러한 목적으로 구현할 수있는 세 가지 일반적인 재료입니다. 이 트레이서는 빛을 매우 잘 반사하고 유체의 가시성을 높입니다. 육안으로 빛의 반사를 조사하거나 분석을 위해 카메라로 캡처 할 수 있습니다. PIV에는 광원이 충분할 수 있지만 정확도가 중요한 경우 일반적으로 레이저가 사용됩니다.

필름 사진은 PIV가 처음 개발 될 때 입자 움직임을 기록하는 주요 방법이지만 저렴한 디지털 카메라의 발명으로 인해 아날로그 방식은 쓸모 없게되었습니다. 이제 고해상도 디지털 입자 이미지가 일반적입니다. 일부 컴퓨터 프로그램은 PIV 이미지에서 각 트레이서를 자동으로 인식하고 추적 할 수 있으며 유체의 움직임에 대한 실시간 데이터를 제공합니다.

표준 입자 이미지 속도 측정법은 유체의 움직임을 2 차원으로 기록합니다. PIV의 일부 변형은이 기능을 향상시키고 3 차원 시각화를 허용합니다. 이 방법은 하나 대신 두 대의 카메라를 사용하며 종종 입체 PIV 라고합니다. 특수한 컴퓨터 소프트웨어를 사용하여이 두 카메라의 시점을 결합하여 새로운 관점을 만듭니다.

입자 이미지 속도 측정법에는 많은 응용 분야가 있습니다. 항공 우주 공학 분야에서 일반적으로 사용되며 과학자들은 항공기 날개 또는 다른 제어 표면의 공기 흐름을 볼 수 있습니다. PIV는 헬스 케어 커뮤니티에서도 사용됩니다. 신체 내 유체 이동에 대한 연구는 의사가 혈액 순환을 시각화하고 새로운 의료 임플란트를 개발하는 데 도움이됩니다. 또한 생물 학자들은 때때로 입자 이미지 속도 측정법을 사용하여 물고기 나 다른 바다 생물의 수영 동작을 연구합니다.