Wat is deeltjesbeeld Velocimetrie?
Particle image velocimetry (PIV) is een methode die gewoonlijk wordt gebruikt om de stroom van deeltjes in een vloeistof te visualiseren. PIV wordt vaak geïmplementeerd voor onderzoek of educatieve doeleinden en stelt een wetenschapper in staat om de snelheid en beweging van vloeistoffen zoals water te meten. Er zijn verschillende benaderingen van deeltjesbeeldsnelheidsmeting, en de techniek blijft verbeteren naarmate nieuwe technologie wordt ontwikkeld.
Om de beweging van een vloeistof te visualiseren, worden zeer kleine deeltjes, "tracers" genoemd, in de stroom gebracht. Vanwege hun kleine grootte gedragen deze tracerdeeltjes zich op een manier die vrijwel identiek is aan de vloeistof die wordt onderzocht. De tracers die in PIV worden gebruikt, kunnen door de wetenschapper worden verlicht, waardoor ze gemakkelijk zichtbaar zijn. Deeltjesbeeldsnelheidsmeting maakt vaak gebruik van computersoftware om de zichtbare tracers op te nemen en te verbeteren.
Een paar verschillende tracerdeeltjes kunnen worden gebruikt; kleine glasparels, aluminiumvlokken en oliedruppeltjes zijn drie veel voorkomende materialen die voor dit doel kunnen worden geïmplementeerd. Deze tracers reflecteren het licht zeer goed en vergroten de zichtbaarheid van een vloeistof. Lichtreflecties kunnen met het blote oog worden bestudeerd of door een camera worden vastgelegd voor analyse. Hoewel elke lichtbron voldoende kan zijn voor PIV, wordt meestal een laser gebruikt wanneer nauwkeurigheid belangrijk is.
Filmfotografie was de primaire methode voor het opnemen van deeltjesbewegingen toen PIV voor het eerst werd ontwikkeld, hoewel de uitvinding van goedkope digitale camera's de analoge aanpak overbodig heeft gemaakt. Digitale deeltjesafbeeldingen met hoge resolutie zijn nu gemeengoed. Sommige computerprogramma's kunnen elke tracer in een PIV-afbeelding automatisch herkennen en volgen en realtime gegevens over de beweging van een vloeistof verstrekken.
Standaard deeltjesbeeldsnelheidsmeting registreert de beweging van een vloeistof in twee dimensies. Sommige variaties van PIV verbeteren deze mogelijkheid en maken driedimensionale visualisatie mogelijk. Deze benadering gebruikt twee camera's in plaats van één, en wordt vaak stereoscopische PIV genoemd . Met behulp van speciale computersoftware worden de gezichtspunten van deze twee camera's gecombineerd om een nieuw gezichtspunt te creëren.
Velocimetrie met deeltjesbeelden heeft vele toepassingen. Het wordt vaak gebruikt op het gebied van ruimtevaarttechniek en stelt wetenschappers in staat om de luchtstroom over een vliegtuigvleugel of een ander regeloppervlak te zien. PIV wordt ook gebruikt in de gezondheidszorg. De studie van vloeistofbewegingen in het lichaam helpt artsen de bloedcirculatie te visualiseren en nieuwe medische implantaten te ontwikkelen. Bovendien gebruiken biologen soms ook deeltjesbeeldsnelheidsmeting om de zwembeweging van vissen of andere zeedieren te bestuderen.