V3V – volumetric three-component velocimetry for 3D flow measurements – main principle, theory and applications

Autor/autori: Stamatios POTHOS, Dan TROOLIN, Wing LAI, Rajan MENON

Rezumat: V3V reprezinta o tehnica noua care permite determinarea cu precizie a cimpurilor de viteza tridimensionale, pentru curgerea lichidelor. Cea mai importanta componenta a unui sistem de masurare V3V este o camera digitala cu sensor CCD, de 12 Megapixeli care poate inregistra imagini tridimensionale. Miscarea particulelor trasoare, iluminate cu ajutorul unui laser Nd:YAG, intr-un volum de analiza de maximum 140x140x100 mm3 este inregistrata dupa cunoscuta metoda utilizata si in masuratorile PIV: doua cadre cu dubla expunere, cu frecventa de capturare de 7.25 Hz. Imaginile brute capturate sint procesate pentru a obtine pozitiile in 3D ale particulelor trasoare cu ajutorul unui algoritm rapid de cautare /triangulare. Perechi de cite doua cadre sint apoi analizate, urmarirind deplasarea norului de particule, in vederea obtinerii celor trei componente ale vectorilor viteza. La fiecare captura facuta se obtin pina la 50 000 de vectori viteza distribuiti in volumul de analiza, timpul de procesare fiind intre 1-5 minute/captura, functie de densitatea particulelor trasoare. Lucrarea de fata prezinta principiile de baza ale metodei precum si modul de aplicare a acesteia. Doua experimente clasice: (i) curgerea peste un cub si (ii) miscarea in jurul unui virtej inelar au fost utilizate pentru a demonstra viabilitatea metodei V3V in determinarea cu precizie a cimpului vitezelor intr-un volum finit. In final sint prezentate citeva rezultate privind determinarea cimpului vitezelor in suprafete curbe tridimensionale pentru a demonstra potentialul de aplicare a metodei in cele mai provocatoare experimente de vizualizare a curgerilor.

Cuvinte cheie: PIV, Velocimetry, Particle Tracking, V3V, DDPIV, 3D PIV, Volumetric PIV, Surface Measurement.

DOWNLOAD PDF