Визуализация потока

Визуализация потока или визуализация потока в гидродинамике используется для того, чтобы сделать схемы потока видимыми и получить о них качественную или количественную информацию.

Обзор

Визуализация потока — это искусство сделать видимыми структуры потока. Большинство жидкостей (воздух, вода и т. д.) прозрачны , поэтому структура их течения невидима невооруженным глазом без методов, позволяющих сделать их видимыми.

Исторически к таким методам относились экспериментальные методы. С развитием компьютерных моделей и CFD, моделирующих процессы потока (например, распределение кондиционированного воздуха в новом автомобиле), были разработаны чисто вычислительные методы.

Методы визуализации

Тень турбулентного шлейфа горячего воздуха, поднимающегося от домашнего газового гриля. Фотография Гэри С. Сеттлса, Floviz Inc.

В экспериментальной гидродинамике потоки визуализируются тремя методами:

Визуализация поверхностного потока: показывает линии тока в пределе при приближении к твердой поверхности. Одним из примеров является цветное масло, нанесенное на поверхность модели аэродинамической трубы (масло реагирует на поверхностное напряжение сдвига и образует узор).
Методы отслеживания частиц. Частицы, такие как дым или микросферы , можно добавлять в поток, чтобы отслеживать движение жидкости. Мы можем осветить частицы лучом лазера , чтобы визуализировать часть сложной схемы течения жидкости. Предполагая, что частицы точно следуют линиям тока потока, мы можем не только визуализировать поток, но и измерить его скорость, используя методы измерения скорости изображения частиц или скорости отслеживания частиц . Частицы с плотностью, соответствующей плотности потока жидкости, будут демонстрировать наиболее точную визуализацию. ^{[ 1 ]}
Оптические методы. Некоторые потоки раскрывают свою структуру посредством изменения оптического показателя преломления . Они визуализируются оптическими методами, известными как теневая фотография , шлирен-фотография и интерферометрия . Более конкретно, красители можно добавлять в потоки (обычно жидкие) для измерения концентрации; обычно используют методы ослабления света или лазерно-индуцированной флуоресценции .

В научной визуализации потоки визуализируются двумя основными методами:

Аналитические методы, которые анализируют заданный поток и показывают такие свойства, как линии тока, полосы и траектории . Поток может быть задан либо в конечном представлении, либо в виде гладкой функции.
Методы адвекции текстур , которые «сгибают» текстуры (или изображения) в соответствии с потоком. Поскольку изображение всегда конечно (поток может быть задан как гладкая функция), эти методы будут визуализировать аппроксимации реального потока.

Приложение

В вычислительной гидродинамике численное решение основных уравнений может определить все свойства жидкости в пространстве и времени. Этот огромный объем информации должен быть отображен в осмысленной форме. Таким образом, визуализация потока одинаково важна как в вычислительной, так и в экспериментальной гидродинамике.

См. также

Ссылки

Мерцкирх, В. (1987). Визуализация потока . Нью-Йорк: Академическая пресса. ISBN 0-12-491351-2 .
Ван Дайк, М. (1982). Альбом плавного движения . Стэнфорд, Калифорния: Parabolic Press. ISBN 0-915760-03-7 .
Самими, М.; Брейер, Канзас; Леал, LG; Стин, PH (2004). Галерея жидкостного движения . Издательство Кембриджского университета. ISBN 0-521-82773-6 .
Сетлс, GS (2001). Методы шлирена и теневой фотографии: визуализация явлений в прозрачных средах . Берлин: Springer Verlag. ISBN 3-540-66155-7 .
Смитс, Эй Джей; Лим, Т.Т. (2000). Визуализация потока: методы и примеры . Издательство Имперского колледжа. ISBN 1-86094-193-1 .

^ http://microparticles.us/fluorescent-microsphers/piv-seeding-microparticle-flow-visualization/599.html Рекомендации по посеву частиц PIV

Внешние ссылки

[1] ttp://microparticles.us/fluorescent-microsphers/piv-seeding-microparticle-flow-visualization/599.html Рекомендации по посеву частиц PIV

[ 1 ]