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.

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, 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;

Кильватерная струя за цилиндром, показывающая структуру завихрений