Velocimetría de imágenes de partículas

VELOCIMETRÍA DE IMÁGENES DE PARTÍCULAS

La Velocimetría de Imágenes de Partículas, también conocida como PIV, es un método óptico ampliamente utilizado en la visualización de flujos y en la investigación de la dinámica de fluidos. La PIV proporciona mediciones detalladas de las velocidades, los vectores y las propiedades relacionadas en los fluidos.

La técnica se utiliza para obtener las distribuciones de velocidad dependientes del tiempo en un campo de visión (FOV) de flujos monofásicos y multifásicos muy rápidos, turbulentos y complejos. La PIV es muy útil para el análisis de flujos turbulentos, flujos transitorios, microflujos y estudios de flujos volumétricos en 3D. Por ejemplo, la alta tasa temporal permite visualizar la burbuja de separación laminar que se encuentra en el flujo sobre un perfil aéreo, el flujo turbulento cerca de un objeto o los flujos complejos que se encuentran en los biorreactores.

Para facilitar la visualización de un flujo, la mayoría de las aplicaciones requieren sembrar el flujo con partículas trazadoras. Estas partículas trazadoras serán muy visibles en el flujo cuando se pulsen con una iluminación láser de hoja o de punto. La iluminación láser es de muy corta duración, deteniendo fácilmente todo el movimiento. Cuando la iluminación láser está apagada, la imagen es completamente oscura. El breve e intenso pulso láser proporciona un excelente contraste a las partículas trazadoras después de la captura. Las partículas trazadoras pueden entonces ser rastreadas en busca de movimiento en el flujo donde cada imagen es analizada para la posición de estas partículas en función del tiempo. Conocer el tiempo preciso entre el doble pulso láser proporciona una referencia para el espaciado y el cambio de dirección entre estas partículas en la secuencia de imágenes. Las partículas se grafican como una serie de vectores de velocidad que representan el flujo en un instante de tiempo determinado.

Durante años, las imágenes de alta velocidad se han utilizado en las siguientes industrias para la investigación y el análisis PIV: Automoción, Aeroespacial, Biotecnología y Medicina, Propulsión Marina y Electrónica. Hay varias empresas que fabrican cámaras de alta velocidad, así que ¿cómo decidir a qué empresa comprar y qué modelo de cámara comprar? Hay un par de factores que es importante tener en cuenta a la hora de comprar una cámara de alta velocidad para aplicaciones PIV, como la frecuencia de imagen, la sensibilidad a la luz, la resolución y el tiempo entre fotogramas.

Velocimetría de seguimiento de partículas basada en imágenes de fase mediante microscopía holográfica digital

Se desarrolla un esquema de detección tridimensional de partículas con imagen de fase para un sistema de velocimetría de seguimiento de partículas para medir los campos de velocidad. La precisión del presente método se demuestra mediante la medición del flujo de Poiseuille.

Análisis por Velocimetría de Imagen de Partículas Tomográfica de la Influencia de las Ondas Sonoras Introducidas Artificialmente en el Flujo Transónico del Buffet

El objetivo de este estudio es investigar cómo el bucle de retroalimentación que conduce al flujo de buffet y del cual el ruido del borde de salida representa la parte de propagación aguas arriba, puede ser influenciado por el ruido artificial que se introduce en el flujo en la región del borde de salida de un perfil aerodinámico supercrítico en condiciones de flujo de buffet. El flujo del aerodinámico se investiga con un número de Mach de corriente libre de M∞ = 0,73, un ángulo de ataque de α = 3,5°, y un número de Reynolds basado en la cuerda de Re∞ = 1,89∙106 . Las ondas sonoras con una frecuencia bien definida fsound y la variación del nivel de presión sonora (SPL) con una frecuencia fSPL son generadas por un altavoz aguas abajo del perfil aerodinámico. Se utiliza la velocimetría de imagen de partículas tomográfica resuelta en el tiempo, así como las mediciones de la presión inestable, para investigar el campo de flujo transónico inestable del buffer con y sin ondas sonoras artificiales para cuantificar su influencia en el fenómeno del buffer.

Estructura hidrodinámica de un flujo burbujeante en un canal anular: estudio experimental mediante PIV/PFBI/PTV

En este trabajo se realizó una investigación experimental de la estructura local de un flujo ascendente de burbujas en un canal anular mediante una combinación de técnicas PIV/PFBI/PTV. La PIV se aplicó para medir las distribuciones de velocidad y las características turbulentas en la fase continua, el enfoque PFBI se aplicó para visualizar las burbujas en el flujo y evaluar sus posiciones y tamaños y el método PTV más sencillo se empleó para determinar las velocidades de las burbujas. El flujo se estudió con un número de Reynolds de 12.500 y diferentes fracciones vacías β = 0, 1 y 2%. Se estimó que el diámetro medio de las burbujas de aire era de unos 0,8 mm para todas las β. Se observó que la concentración de burbujas aumentaba cerca de las paredes del canal. Se midió la velocidad de ascenso de las burbujas de gas en varios lugares a lo largo del conducto anular y se comprobó que es sustancialmente mayor para las burbujas que se mueven en la parte central del canal.