O que é a velocimetria de imagem de partículas?
A velocimetria de imagem de partículas (PIV) é um método comumente usado para visualizar o fluxo de partículas em um fluido. O PIV é frequentemente implementado para fins educacionais ou de pesquisa e permite que um cientista meça a velocidade e o movimento de fluidos como a água. Existem várias abordagens para a velocimetria de imagem de partículas, e a técnica continua a melhorar à medida que novas tecnologias são desenvolvidas.
Para visualizar o movimento de um fluido, partículas muito pequenas chamadas "traçadores" são introduzidas no fluxo. Devido ao seu pequeno tamanho, essas partículas traçadoras se comportam de maneira quase idêntica ao fluido que está sendo estudado. Os rastreadores usados no PIV podem ser iluminados pelo cientista, o que os torna facilmente visíveis. A velocimetria de imagem de partículas geralmente usa software de computador para registrar e aprimorar os rastreadores visíveis.
Algumas partículas traçadoras diferentes podem ser usadas; pequenas esferas de vidro, flocos de alumínio e gotas de óleo são três materiais comuns que podem ser implementados para esse fim. Esses rastreadores refletem muito bem a luz e aumentam a visibilidade de um fluido. Os reflexos da luz podem ser estudados a olho nu ou capturados por uma câmera para análise. Embora qualquer fonte de luz possa ser suficiente para o PIV, normalmente é usado um laser quando a precisão é importante.
A fotografia de filme foi o principal método de registro de movimentos de partículas quando o PIV foi desenvolvido pela primeira vez, embora a invenção de câmeras digitais baratas tenha tornado obsoleta a abordagem analógica. Imagens de partículas digitais de alta resolução são agora comuns. Alguns programas de computador são capazes de reconhecer e rastrear automaticamente cada rastreador em uma imagem PIV e fornecer dados em tempo real sobre o movimento de um fluido.
A velocimetria padrão da imagem de partículas registra o movimento de um fluido em duas dimensões. Algumas variações do PIV aprimoram esse recurso e permitem a visualização tridimensional. Essa abordagem usa duas câmeras em vez de uma e geralmente é chamada de PIV estereoscópico . Usando um software de computador especial, os pontos de vista dessas duas câmeras são combinados para criar um novo ponto de vista.
A velocimetria de imagem de partículas tem muitas aplicações. É comumente usado no campo da engenharia aeroespacial e permite que os cientistas vejam o fluxo de ar sobre uma asa de aeronave ou outra superfície de controle. O PIV também é usado na comunidade de saúde. O estudo do movimento de fluidos no corpo ajuda os médicos a visualizar a circulação sanguínea e a desenvolver novos implantes médicos. Além disso, os biólogos às vezes também usam a velocimetria de imagem de partículas para estudar o movimento de natação de peixes ou outras criaturas marinhas.