La PIV(Particle Image Velocimetry ) è una tecnica di imaging tomografico. Viene utilizzata per misurare la velocità di flusso di fluidi seminati con particelle (o "traccianti"). Questi traccianti devono seguire i movimenti (su scale spaziali e temporali) del fluido da studiare. Devono inoltre essere in alta concentrazione e diffondere una quantità di luce sufficiente (per essere facilmente rilevabili). Questo articolo descrive la PIV, una tecnica di diffusione della luce utilizzata per caratterizzare il flusso dei fluidi.

Apparecchiatura e metodo PIV

Per congelare il movimento di questi traccianti da un'immagine all'altra, la misurazione richiede la formazione di due fasci laser. Inoltre, queste fette hanno una durata molto breve e si sovrappongono con un piccolo ritardo temporale Δt. Una telecamera, posizionata a 90° rispetto ad essi, registra due immagini successive. Una per ogni impulso laser del flusso nella zona illuminata. Le immagini vengono elaborate creando una maglia e calcolando i coefficienti di correlazione incrociata. Dall'analisi di ciascuna correlazione incrociata, si deduce la distanza più probabile percorsa dalle particelle durante l'intervallo Δt. Questo viene fatto per l'area corrispondente del flusso. In questo modo, per ogni coppia di immagini registrate, si ottiene una mappatura bidimensionale del campo di velocità del fluido. Di seguito è riportato un diagramma schematico.

Inoltre, dal punto di vista tecnico, un dispositivo PIV è composto dai seguenti elementi:

• un generatore di particelle (ad esempio basato sul fumo di incenso commerciale)
• un laser il cui fascio è modellato utilizzando componenti ottici convenzionali (lenti, sferiche e cilindriche)
• una telecamera raffreddata ad alta risoluzione dotata di un obiettivo telecentrico con ingrandimento x1
• una catena elettronica per la sincronizzazione, la registrazione, l'archiviazione e l'elaborazione delle immagini.

L'ingrandimento del sistema ottico è fisso. L'unico parametro di regolazione per la misura della velocità è il tempo Δt, il cui valore è stimato a priori.

Esempi di risultati

La figura seguente mostra un esempio di campo di velocità media (vettore) e di vorticità ⁽¹⁾ (colori di sfondo). Si tratta di una goccia d'acqua con un diametro iniziale di 1 mm che evapora in un'atmosfera a riposo. Questi risultati sono stati mediati su 60 secondi, cioè circa 500 campi istantanei. La goccia d'acqua è in levitazione acustica. I vortici osservati intorno alla goccia sono indotti dal campo acustico. Se desiderate ulteriori informazioni su questo argomento, non esitate a contattarci.

Conclusione

Imasolia offre la sua esperienza PIV per caratterizzare qualsiasi tipo di flusso fluido in modo non intrusivo nell'industria o in laboratorio. Non esitate a parlarci del vostro progetto utilizzando il nostro modulo di contatto. Saremo lieti di applicare le nostre competenze alla vostra applicazione.

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⁽¹⁾ Intensità di rotazione