Vad är partikelbildsvelocimetri?

Particle image velocimetry (PIV) är en metod som vanligtvis används för att visualisera flödet av partiklar i en vätska. PIV implementeras ofta för forsknings- eller utbildningsändamål och gör det möjligt för en forskare att mäta hastigheten och rörelsen hos vätskor som vatten. Det finns flera metoder för partikelbildshastighet och tekniken fortsätter att förbättras när ny teknik utvecklas.

För att visualisera rörelsen av en vätska införs mycket små partiklar som kallas "spårare" i flödet. På grund av deras lilla storlek uppför sig dessa spårpartiklar på ett sätt som är nästan identiskt med den vätska som studeras. Spårarna som används i PIV kan belysas av forskaren, vilket gör dem lätt synliga. Partikelbildshastighet använder ofta datorprogramvara för att spela in och förbättra de synliga spårarna.

Några olika spårpartiklar kan användas; små glaspärlor, aluminiumflingor och droppar olja är tre vanliga material som kan implementeras för detta ändamål. Dessa spårare reflekterar ljus mycket bra och ökar synligheten för en vätska. Ljusreflektioner kan studeras med blotta ögat, eller fångas av en kamera för analys. Medan vilken ljuskälla som helst kan vara tillräcklig för PIV används en laser vanligtvis när noggrannhet är viktig.

Filmfotografering var den primära metoden för registrering av partikelrörelser när PIV först utvecklades, även om uppfinningen av billiga digitala kameror har gjort den analoga metoden föråldrad. Digitala partikelbilder med hög upplösning är nu vanliga. Vissa datorprogram kan automatiskt känna igen och spåra varje spårare i en PIV-bild och ge realtidsdata om vätskans rörelse.

Standardpartikelbildsvelocimetri registrerar rörelsen hos en vätska i två dimensioner. Vissa variationer av PIV förbättrar denna kapacitet och tillåter tredimensionell visualisering. Denna metod använder två kameror istället för en och kallas ofta stereoskopisk PIV . Med hjälp av speciell datorprogramvara kombineras synpunkter från dessa två kameror för att skapa en ny synvinkel.

Partikelbildshastighet har många tillämpningar. Det används ofta inom flyg- och rymdteknik och gör det möjligt för forskare att se luftflödet över en flygvinge eller annan kontrollyta. PIV används också inom sjukvårdssamhället. Studien av vätskebewegning i kroppen hjälper läkare att visualisera blodcirkulationen och utveckla nya medicinska implantat. Dessutom använder biologer ibland också partikelbildshastighet för att studera simningsrörelsen hos fiskar eller andra havsdjur.