ГлавнаяПродукцияМеханика потоков ⟶ V3V Flex - объемная система PIV
     
 

V3V Flex - объемная система PIV

V3V Flex  - объемная система PIV

Системы V3V компании TSI, разработанные в 2008 году, успешно используются для объемных 3D3C измерений воздушных и водяных потоков. В связке с системой V3V, включающей 3 камеры, новая разработка TSI в этой области - 4-камерная система V3V-Flex, представляющую собой систему объемного отображения PIV с расширенным пространственным и временным разрешением, отвечает возросшим требованиям по исследованию потоков в воздухе и жидкости. Ее гибкость в настройке позволяет осуществлять различную конфигурацию камер для проведения измерений в оптимальном объеме при пространственном разрешении в соответствии с задачами исследования. Система на базе высокоскоростных камер обеспечивает пользователей быстрыми и точными результатами в 3D3C области и может быть сконфигурирована как с высокоскоростными камерами для измерений с высоким разрешением по времени, так и с многопиксельными камерами для исследования микроструктуры поля потока. Возможности новой системы PIV V3V Flex с объемным отображением таковы, что удовлетворяют самым высоким требованиям в области механики потоков, для их изучения в пределах выделенного объема.

Структурная схема V3V-Flex производства TSI

Работа системы и процесс анализа.

На базе технологии отслеживания скорости частицы с томографической закодированной апертурой (Tomographic Aperture-Encoded Particle Tracking Velocimetry (TAPTV) ) системы V3V и V3V Flex предлагают наиболее мощное и прочное устройство для 3D3C измерений с разрешением по времени (4D) в области механики потоков.

Особенности и преимущества

  • Гибкие конфигурации с установкой четырех камер, для оптимальных объемных измерений в диапазоне сотен мм3 и контроля скорости с шагом менее 1 мм;
  • Разнообразие аппаратных средств для камер и лазеров, позволяющих пользователю конфигурировать систему из 4 камер и выбирать между высоким временным или пространственным разрешением, или с обоими;
  • Различные варианты конфигураций системы на базе одного набора аппаратных средств;
  • Высокое временное разрешение с захватом образа в широком диапазоне высокоскоростных камер, с частотой захвата от 1 кГц до 10 кГц, дающей возможность разрешения по времени (4D) для отслеживания нестабильных потоков;
  • Широкий выбор камер с высокопиксельным разрешением: Powerview 4MP-LS, 8MP, 16MP и 29MP-LS;
  • Индивидуальные монтажные основы Scheimpflug для всех камер для лучшей фокусировки на частицах в 3D объеме;
  • Системы PIV, Стерео PIV и V3V могут быть модернизированы до системы V3V-Flex, используя ту же аппаратную часть для камер и систему калибровки, без доставки на предприятие-изготовитель;

Область применения

  • Турбулентные пограничные слои;
  • Взаимодействия потока с телами;
  • Внутренние потоки;
  • Биологические потоки;

Калибровка системы

Прецизионная автоматическая калибровка, обеспечивающая наличие калибровочных мишеней по всему объему измерений, с разрешением в 1 мкм. Калибровочные графики с пояснениями, обеспечивающие интуитивную информацию о специфической ориентации камер для идентификации частицы, ошибке при устранении искажений и номинальных величинах факторов для всех камер (фото приведено справа вверху).

Реконструкция частицы в 3D отображении:

  • Реконструкция частицы на базе метода устранения искажений/картирования, обеспечивающего наибольший выход по идентификации частицы в 3D пространстве;
  • Повышение эффективности по реконструкции частиц по следующим алгоритмам;
  • Реконструкция соседних треков частиц;
  • Реконструкция частиц со слабым сигналом;
  • Реконструкция автокалибровки;

Анализ скорости:

  • Алгоритм треков частиц для максимального выхода векторов скорости, соответствующих каждой паре частиц в 3D объеме, с выбором алгоритмов:
  • метод релаксации;
  • точное соответствие точки;

Калибровочный график V3V-Flex производства TSI

Калибровочный график, показывающий ошибку устранения искажений и усиления

Сеточный анализ скорости:

  • Выбираемые пользователем размер объемного пикселя и перекрытия для обеспечения получения векторов скорости в однородном пространстве сетки;
  • Вычисление других качественных характеристик по механике потоков, таких как завихрения, направлений потока и Q-критерия на базе сеточного поля скорости;

Картина структуры завихрений, полученная с помощью V3V-Flex производства TSI

Кильватерная струя за цилиндром, показывающая структуру завихрений


Конфигурации системы Система с разрешением по времени Система с высоким разрешением
Выбор камеры Высокоскоростные камеры Phantom с разрешением от 1 до 4 мегапикселей и частотой кадров до 20 кГц Камеры PowerView™ 4MP-LS, 8MP, 16MP и 29MP-LS
Выбор лазера
  • Высокоскоростной импульсный двух-резонаторный лазер Nd:YAG мощностью 400 Вт и частотой импульсов до 50 кГц
  • Высокоскоростной импульсный двух-резонаторный лазер ND:YLF мощностью 100 Вт и частотой импульсов до 5 кГц
  • Импульсный двух-резонаторный лазер Nd:YAG с выходной энергией 400 мДж и частотой импульсов до 15 Гц
  • Импульсный двух-резонаторный лазер Nd:YAG с выходной энергией 100 мДж и частотой импульсов до 200 Гц
Калибровка системы калибровочный модуль V3V-CAL, включающий одноосевое координатное устройство на салазках с задней подсветкой мишеней:
  • 100 мм на 100 мм с точками 2 мм
  • 200 мм на 200 мм с точками 5 мм
Гибкая структура кадра и монтаж линз Scheimpflug
  • Гибкий рельс и монтажное приспособление для оптимального выбора камеры для объема желаемого размера
  • Пользовательское монтажное устройство Scheimpflug для индивидуальной камеры для лучшей фокусировки образа частицы в объеме
Синхронизация Синхронизатор модели 610036 с разрешением 200 пкс
Линза камеры линзы камеры на базе F-монтажа:
50 мм, 85 мм, 100 мм и 135 мм
Программа захвата и анализа Insight V3V™-4G и пакет анализа захвата образа Module-V3V-Flex-Cap