多相流體成像分析系統(tǒng)FlowMaster

德國(guó)LaVision朗維視生產(chǎn)的多相流體成像分析系統(tǒng)FlowMaster是一個(gè)高度靈活和強(qiáng)大的粒子圖像速度測(cè)量（PIV）系統(tǒng)。多相流體成像分析系統(tǒng)FlowMaster的組件包括連續(xù)波和脈沖激光器、高速和sCMOS相機(jī)，所有的組件都可以通過精確的計(jì)時(shí)裝置方便地控制。多相流體成像分析系統(tǒng)FlowMaster可以滿足流體動(dòng)力學(xué)所有領(lǐng)域的廣泛的測(cè)量需求。

使用Lavision朗維視的成像解決方案進(jìn)行 3D 粒子大小測(cè)量和跟蹤！使用多相成像和斷層掃描重建，可以在3D空間中可視化、跟蹤和量化粒子、液滴和氣泡。這可以為消化系統(tǒng)中泡騰藥片的破碎、空化情況下氣泡的產(chǎn)生和分布或沙子等氣溶膠的運(yùn)動(dòng)等應(yīng)用提供有價(jià)值的見解。

產(chǎn)品特色

在多相流體成像分析系統(tǒng)FlowMaster中，算法和硬件由DaVis控制，該軟件包提供2D和3D流體分析所需的功能。PIV測(cè)量系統(tǒng)的質(zhì)量很大程度上取決于應(yīng)用算法的能力。Lavision朗維視不斷提供用于計(jì)算和驗(yàn)證的較佳PIV算法，如變形詢問窗口、體積自校準(zhǔn)、PIV不確定性量化(包括傳播)、屢獲殊榮的Shake-the-Box算法等。

2D FlowMaster系統(tǒng)可以輕松升級(jí)為3D測(cè)量系統(tǒng)。多相流體成像分析系統(tǒng)FlowMaster是專為研究燃燒、噴霧、流動(dòng)和空氣動(dòng)力學(xué)應(yīng)用而設(shè)計(jì)。PIV與其他方法(如激光誘導(dǎo)熒光(LIF ))的結(jié)合可用于進(jìn)一步了解物理和化學(xué)過程。

2D交叉相關(guān)平面PIV的基本原理

多相流體成像分析系統(tǒng)FlowMaster被設(shè)計(jì)用來測(cè)量瞬時(shí)2D和3D速度場(chǎng)，使用成熟的粒子圖像速度測(cè)量法（PIV）。速度測(cè)量法（PIV）技術(shù)。在流動(dòng)中加入小顆粒，這些顆粒跟隨流動(dòng)。對(duì)于平面PIV，粒子被一個(gè)薄薄的（激光）光片照亮。(激光)光片照射，由示蹤粒子散射的光強(qiáng)度由一個(gè)或多個(gè)相機(jī)記錄。

對(duì)于單一速度快照，光源發(fā)射兩次，兩次照明由專用的高分辨率雙幀PIV攝像機(jī)記錄，該攝像機(jī)能夠一個(gè)接一個(gè)地拍攝兩幅圖像?；蛘撸瑢?duì)于時(shí)間分辨PIV，幀速率通常大于1 kHz的高速攝像機(jī)與高重復(fù)率激光器一起使用，記錄一系列圖像，以高時(shí)間分辨率觀察詳細(xì)的流動(dòng)動(dòng)力學(xué)。 記錄的圖像被分成小的探測(cè)窗口。在激光發(fā)射之間的時(shí)間間隔dt期間，每個(gè)詢問窗口的粒子移動(dòng)位移ds。速度由比值ds/dt給出。后續(xù)圖像中兩個(gè)對(duì)應(yīng)的詢問窗口之間的互相關(guān)產(chǎn)生了可能的粒子位移的相關(guān)圖。相關(guān)平面中最高峰值的位置表示該窗口中粒子最可能的平均位移ds。

所有探測(cè)窗口的位移矢量最終被轉(zhuǎn)化為完整的瞬時(shí)速度圖。這種PIV處理的基本原理已經(jīng)被Lavision朗維視公司改進(jìn)，如多通道預(yù)測(cè)-校正方案，根據(jù)局部速度梯度場(chǎng)進(jìn)行圖像變形，以獲得更高的精度和空間分辨率。對(duì)于時(shí)間分辨的PIV，有多種多幀技術(shù)可供選擇，如金字塔關(guān)聯(lián)。

對(duì)于來自單臺(tái)相機(jī)的圖像，2D-PIV（2D2C，2D，2分量）計(jì)算出兩個(gè)速度分量。作為國(guó)際合作的一部分，朗維視Lavision實(shí)施了一種基于相關(guān)統(tǒng)計(jì)的不確定性量化方法。這項(xiàng)技術(shù)能夠?yàn)槠矫娑S和立體PIV的單個(gè)瞬時(shí)速度矢量提供不確定性值。不確定度的傳播也提供了衍生量的不確定度，如渦度和雷諾應(yīng)力。