Kas yra dalelių vaizdo greičio matavimas?

Dalelių vaizdo greičio matavimas (PIV) yra metodas, kuris dažniausiai naudojamas dalelių srautui skystyje vizualizuoti. PIV dažnai įgyvendinamas mokslinių tyrimų ar švietimo tikslais ir leidžia mokslininkui išmatuoti skysčių, tokių kaip vanduo, greitį ir judėjimą. Yra keletas dalelių vaizdo greičio matavimo metodų, o technika vis tobulėja, kai kuriama nauja technologija.

Norint vizualizuoti skysčio judėjimą, į srautą įvedamos labai mažos dalelės, vadinamos „atsekikliais“. Dėl mažo dydžio šios atsekamosios dalelės elgiasi beveik identiškai tiriamam skysčiui. PIV naudojamus žymeklius mokslininkas gali apšviesti, todėl jie lengvai matomi. Dalelių vaizdo greičio matavimas dažnai naudoja kompiuterinę programinę įrangą, kad įrašytų ir pagerintų matomus žymenis.

Galima naudoti keletą skirtingų atsekamųjų dalelių; maži stiklo karoliukai, aliuminio dribsniai ir aliejaus lašeliai yra trys įprastos medžiagos, kurias galima pritaikyti šiam tikslui. Šie žymekliai labai gerai atspindi šviesą ir padidina skysčio matomumą. Šviesos atspindžius galima tirti plika akimi arba užfiksuoti fotoaparatu analizei. Nors PIV gali pakakti bet kokio šviesos šaltinio, lazeris paprastai naudojamas, kai svarbus tikslumas.

Filmavimas buvo pagrindinis dalelių judėjimo įrašymo būdas, kai pirmą kartą buvo sukurtas PIV, nors išradus nebrangius skaitmeninius fotoaparatus analoginis metodas tapo nebeaktualus. Didelės raiškos skaitmeniniai dalelių vaizdai dabar yra įprasti. Kai kurios kompiuterinės programos gali automatiškai atpažinti ir sekti kiekvieną PIV vaizde esantį žymeklį ir pateikti duomenis apie skysčio judėjimą realiuoju laiku.

Standartinė dalelių vaizdo greičio matavimo priemonė fiksuoja skysčio judėjimą dviem matmenimis. Kai kurie PIV variantai sustiprina šią galimybę ir leidžia atlikti trimatę vizualizaciją. Šis metodas naudoja dvi kameras, o ne vieną, ir dažnai vadinamas stereoskopiniu PIV. Naudojant specialią kompiuterinę programinę įrangą, šių dviejų kamerų požiūriai sujungiami, kad būtų sukurtas naujas vaizdas.

Dalelių vaizdo greičio matavimas turi daug pritaikymų. Jis dažniausiai naudojamas aviacijos ir kosmoso inžinerijos srityje ir leidžia mokslininkams matyti oro srautą virš orlaivio sparno ar kito valdymo paviršiaus. PIV taip pat naudojamas sveikatos priežiūros bendruomenėje. Skysčių judėjimo kūne tyrimas padeda gydytojams vizualizuoti kraujotaką ir sukurti naujus medicininius implantus. Be to, biologai kartais taip pat naudoja dalelių vaizdo greičio matavimą, norėdami ištirti žuvų ar kitų jūros būtybių plaukimo judesius.