三維粒子成像測速 (3D PIV)流場模擬分析

 

➥ PIV（粒子成像測速）
全名：Particle Image Velocimetry，又稱粒子圖像測速法，是七十年代末發展起來的一種瞬態、多點、無接觸式的鐳射流體力學測速方法。近幾十年來得到了不斷完善與發展，PIV技術的特點是超出了單點測速技術（如CTA、LDA）的局限性，能在同一瞬態記錄下大量空間點上的速度分佈資訊，並可提供豐富的流場空間結構以及流動特性。 PIV技術除向流場散佈示蹤粒子外，所有測量裝置並不介入流場。另外PIV技術具有較高的測量精度。由於PIV技術的上述優點，已成為當今流體力學測量研究中的熱門課題，因而日益得到重視。 PIV測速方法有多種分類，無論何種形式的PIV，其速度測量都依賴於散佈在流場中的示蹤粒子，PIV法測速都是通過測量示蹤粒子在已知很短時間間隔內的位移來間接地測量流場的瞬態速度分佈。若示蹤粒子有足夠高的流動跟隨性，示蹤粒子的運動就能夠真實地反映流場的運動狀態。因此示蹤粒子在PIV測速法中非常重要。在PIV測速技術中，高質量的示蹤粒子要求為：（1）比重要盡可能與實驗流體相一致；（2）足夠小的尺度；（3）形狀要盡可能圓且大小分佈盡可能均勻；（4）有足夠高的光散射效率。通常在液體實驗中使用空心微珠或者金屬氧化物顆粒，空氣實驗中使用煙霧或者粉塵顆粒（超音速測量使用納米顆粒），微管道實驗使用熒光粒子等。

 

➥ 三維PIV (Particle Image Velocimetry)技術作為一種非接觸、暫態、動態、全流場的速度場三維測量技術。隨著與光機電、數位圖像處理以及電腦技術近二十年來的同步發展， PIV 系統已逐漸成為一項成熟而得以廣泛應用的流體測量工具，在某些領域甚至有半數以上的流速測量均採用 PIV 技術。高識能提供的三維PIV量測技術提供水流、氣流、超音速、管道、攪拌、生物流體等各種類型流場測試完整的三維資訊。

 

➥ 特色:
* 同步量測流體及流場表面，截取流體及流場表面形狀。
* 單一相機用於捕獲粒子流和表面的流動變化。
* 簡單＆完善的裝置。
* 僅需一支照相機，大幅簡化實驗裝置。
* 體積內顆粒追蹤。
　→ 顆粒在100×100×60毫米（寬x高x深）的體積內進行跟蹤。

 

➥ 應用範圍:
*液體或氣體火焰燃燒的流場測量
*風洞流場測量
*氣液二相流動的流體速度場量測
*粒子跟蹤的流場測量
*固體顆粒的流場測量
*液態流動的流場測量
*水洞流場測量
*高超音速流場測量
*微尺度流場測量
*管道流場測量

 

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