Što je velocimetrija slike čestica?

Brzimetrija slike čestica (PIV) je metoda koja se obično koristi za vizualizaciju protoka čestica u tekućini. PIV se često provodi u istraživačke ili obrazovne svrhe i omogućuje znanstveniku mjerenje brzine i kretanja tekućina kao što je voda. Postoji nekoliko pristupa brzini slike čestica, a tehnika se nastavlja poboljšavati kako se razvija nova tehnologija.

Da bi se vizualiziralo kretanje tekućine, vrlo male čestice zvane “traceri” se uvode u tok. Zbog svoje male veličine, ove čestice tragača ponašaju se na način koji je gotovo identičan tekućini koja se proučava. Znanstvenici mogu osvijetliti tragove korištene u PIV-u, što ih čini lako vidljivim. Brzimetrija slike čestica često koristi računalni softver za snimanje i poboljšanje vidljivih tragova.

Može se koristiti nekoliko različitih čestica traga; male staklene perle, aluminijske pahuljice i kapljice ulja tri su uobičajena materijala koja se mogu primijeniti u tu svrhu. Ovi tragovi vrlo dobro reflektiraju svjetlost i povećavaju vidljivost tekućine. Refleksije svjetlosti mogu se proučavati golim okom ili ih je uhvatiti kamera radi analize. Iako bilo koji izvor svjetlosti može biti dovoljan za PIV, laser se obično koristi kada je točnost važna.

Filmska fotografija bila je primarna metoda snimanja kretanja čestica kada je PIV prvi put razvijen, iako je izum jeftinih digitalnih fotoaparata analogni pristup učinio zastarjelim. Slike digitalnih čestica visoke rezolucije sada su uobičajene. Neki računalni programi mogu automatski prepoznati i pratiti svaki tragač na PIV slici i pružiti podatke u stvarnom vremenu o kretanju tekućine.

Standardna brzina slike čestica bilježi kretanje tekućine u dvije dimenzije. Neke varijacije PIV-a poboljšavaju ovu sposobnost i omogućuju trodimenzionalnu vizualizaciju. Ovaj pristup koristi dvije kamere umjesto jedne, a često se naziva stereoskopski PIV. Pomoću posebnog računalnog softvera, točke gledišta ove dvije kamere se kombiniraju kako bi se stvorila nova točka gledišta.

Brzina slike čestica ima mnogo primjena. Obično se koristi u području zrakoplovnog inženjerstva i omogućuje znanstvenicima da vide strujanje zraka preko krila zrakoplova ili druge kontrolne površine. PIV se također koristi u zdravstvenoj zajednici. Proučavanje kretanja tekućine unutar tijela pomaže liječnicima vizualizirati cirkulaciju krvi i razviti nove medicinske implantate. Osim toga, biolozi ponekad također koriste velocimetriju slike čestica za proučavanje plivanja riba ili drugih morskih stvorenja.