Velocimetria imaginii particulelor (PIV)

Instrumentul PIV oferă o combinație unică de tehnică de măsurare neintruzivă cu măsurarea de înaltă rezoluție a vitezei 2D printr-o secțiune transversală de pulverizare. Printre exemplele de proiecte anterioare în care s-a utilizat velocimetria imaginii particulelor la Spraying Systems Co. se numără măsurători detaliate ale vitezei în regiunea apropiată de ieșirea-orificiu a unui prototip de duză și măsurarea 2D a vitezei unui spray în curgere transversală pentru validarea CFD.

• Caracterizarea duzeiprototip
  O duză prototip a fost dezvoltată de Spraying Systems Co. pentru un anumit client. Pentru a evalua proiectul, inginerul a dorit să măsoare traiectoriile picăturilor în regiunea de ieșire din apropierea orificiului. Duza avea un design unic, cu o suprafață de impact externă, ceea ce a determinat un interes sporit față de traiectoriile picăturilor. PIV a fost utilizată pentru a ilumina o secțiune transversală a jetului în apropierea suprafeței de impact și a fost măsurat unghiul de ieșire a jetului de pe suprafața de impact. Aceste informații i-au permis inginerului de proiectare să facă modificări pentru a obține forma și dimensiunea penajului de pulverizare dorite de client.

• Validarea CF
  D a pulverizării în flux încrucișat Un client a cerut companiei Spraying Systems Co. să realizeze o modelare CFD detaliată a unei pulverizări în aplicația sa, care includea un gaz în flux încrucișat. O parte a acestui efort a necesitat o validare a metodelor și rezultatelor CFD, care a fost realizată, în parte, prin măsurarea locației și a traiectoriilor picăturilor de pulverizare în timp ce ieșeau din duză și se intersectau cu gazele din fluxul transversal. După validarea modelului, aplicația, care a avut loc într-un mediu periculos, a fost modelată cu încredere pentru a oferi clientului o soluție de pulverizare totală optimizată.

Sistemul PIV utilizează un laser pulsat de scurtă durată, care trece printr-o lentilă divergentă, pentru a ilumina o secțiune transversală plană a jetului. Impulsul scurt al laserului îngheață efectiv picăturile de pulverizare în timp ce sunt imaginate. Picăturile împrăștie lumina laserului, iar o cameră, care este declanșată odată cu impulsul laser, imaginează picăturile în interiorul planului laser. Un filtru de lumină trece-bandă este atașat la obiectivul camerei, care permite doar luminii cu lungimea de undă a laserului să treacă spre senzorul CCD, eliminând practic toate picăturile din afara planului.

Pe măsură ce picăturile se deplasează în interiorul foii laserului, sunt obținute imagini cu cadre duble cu o întârziere foarte mică și cunoscută. Pachetul software DaVis este apoi utilizat pentru a rula o serie de algoritmi de corelație încrucișată pentru a determina deplasarea grupurilor mici de particule. Combinația dintre o distanță/direcție de deplasare cunoscută și o întârziere de timp cunoscută între perechile de imagini permite calcularea directă a vitezei locale. Această procedură se efectuează pe întregul domeniu de imagine și se determină o reprezentare plană a câmpului instantaneu de viteză a picăturilor. În general, se achiziționează mai multe câmpuri instantanee de viteză și se utilizează pentru a genera un rezultat al câmpului mediu de viteză al ansamblului. În mod obișnuit, apa este utilizată ca mediu de pulverizare în timpul măsurătorilor PIV.

Instrumentul PIV oferă o rezoluție spațială ridicată, un rezultat instantaneu al câmpului de viteză de pulverizare. Rezultatele instantanee pot fi mediate de ansamblu în reprezentări medii. Sistemul poate fi declanșat pentru a rezolva efectele tranzitorii ale dezvoltării pulverizării pe parcursul mai multor cicluri. Caracterul neintruziv al iluminării cu laser a secțiunii transversale a pulverizării permite măsurători de înaltă calitate ale vitezei de pulverizare planare, ceea ce permite observarea detaliată a caracteristicilor bidimensionale ale pulverizării.

Sistemul PIV nu furnizează informații despre dimensiunea picăturilor; prin urmare, este adesea utilizat împreună cu unul dintre numeroasele instrumente de măsurare a dimensiunii picăturilor pentru a furniza o caracterizare suplimentară.