- خلفية البحث
في عملية التصميم والتحسين الجديدة للطائرات والسفن والسيارات وغيرها من شركات النقل، من الضروري دراسة ظاهرة التدفق غير المستقر عبر السرعة الأسرع من الصوت. في ظل تفاعل طبقة القص والدوامة وموجة الصدمة، تكون ظاهرة التدفق غير المستقر معقدة للغاية عادةً، ولا تستطيع تقنية القياس المستوي ثنائي الأبعاد 2D2C التقليدية فهم قاعدة التغيير والخصائص الهيكلية لحقل التدفق المعقد بشكل كامل.
2.مقدمة تقنية
تجمع تقنية Tomo-PIV بين تقنية PIV التقليدية وتقنيات إعادة البناء. بناءً على الطريقة الجبرية المضاعفة، تقوم بإجراء حسابات الارتباط المتبادل ثلاثية الأبعاد على توزيعات الجسيمات المعاد بناؤها في لحظتين زمنيتين متجاورتين، وبالتالي تحقيق قياسات سرعة المجال الكامل لحقل التدفق المكاني ثلاثي الأبعاد.
3.تجربة
بسبب إطلاق أو امتصاص الحرارة الناتجة عن تغير طور الغاز والسائل، تتأثر درجة حرارة وضغط التدفق ثنائي الطور. لذلك، فإن التدفق ثنائي الطور للغاز والسائل هو ظاهرة تدفق غير مستقرة نموذجية. تساعد دراسة التدفق ثنائي الطور للغاز والسائل في فهم ظواهر التدفق المعقدة.
4.المعدات والعمليات
معدات
تتكون مجموعة من المعدات التجريبية Tomo-PIV عادةً من ليزر عالي الطاقة، ومجموعة عدسات حجمية، وأربع كاميرات عالية السرعة ثنائية الإطار من نوع Revealer PIV، ووحدة تحكم متزامنة، ولوحة معايرة ستيريو، وبرنامج RFlow 3D3C، وما إلى ذلك.
عملية
الخطوة الاولى --بناء نظام إضاءة ليزر عالي الطاقة، باستخدام مجموعة عدسات الحجم لتوسيع شعاع الليزر المنبعث من الليزر عالي الطاقة إلى مصدر ضوء حجمي، مما يضيء جزيئات التتبع في الفضاء ثلاثي الأبعاد المراد قياسه.
الخطوة الثانية --قم بإعداد نظام التقاط صور بدقة طبقية. يتم استخدام أربع كاميرات عالية السرعة لاستهداف المنطقة من زوايا مختلفة، كما هو موضح في الشكل أدناه. قم بالتركيز حتى تصبح صور الجسيمات واضحة. يتم توصيل جميع الكاميرات الأربع عالية السرعة بوحدة تحكم متزامنة لالتقاط الصور في وقت واحد بنفس تسلسل التوقيت.
الخطوة الثالثة -- معايرة نظام التقاط الصور ذات الدقة الطبقية. من خلال التقاط مجموعات متعددة من صور لوحة المعايرة باستخدام كاميرات متعددة، يتم معايرة نموذج الإسقاط للمساحة الكائنية والصورة. لتحسين دقة القياس في Tomo-PIV، يتم إجراء معايرة ذاتية مجسمة على صور الجسيمات، كما هو موضح في الشكل أدناه.
الخطوة الرابعة -- استخدم برنامج RFlow لإعادة بناء الصور متعددة المشاهد، حيث يلتقط نظام التقاط الصور المقسمة إلى طبقات صور الجسيمات في لحظات مختلفة. يتم إدخال مجموعة واحدة من هذه الصور، ويتم استخدام طريقة MART لإعادة بناء الجسيمات ثلاثية الأبعاد، والحصول على توزيع مكاني ثلاثي الأبعاد للجسيمات في لحظة معينة، كما هو موضح في الشكل أدناه.
الخطوة الخامسة -- استخدام برنامج RFlow لتحليل لاحق لحقل السرعة ثلاثي الأبعاد وهياكل الدوامة.
5.نتائج
نظام التقاط الصور Tomo-PIV: تقوم الكاميرا عالية السرعة 1 بالتقاط صور لتدفق الغاز والسائل ثنائي الطور.
حقل التدفق ثلاثي الأبعاد حول الفقاعة.
توزيع الأسطح المتساوية السرعة حول الفقاعة.
تم حساب هياكل الدوامة حول الفقاعة باستخدام معيار Q.
- آفاق التطبيق
تعد تقنية إعادة بناء Tomo-PIV، كتقنية قياس بصرية متقدمة، أداة فعالة لقياس مجالات التدفق المعقدة غير المستقرة ثلاثية الأبعاد مثل الاضطرابات والتداخل متعدد الدوامات. يتميز نظام Revealer Tomo-PIV بدقة عالية في الزمان والمكان وإعادة بناء دقيقة، مما يجعله مناسبًا للديناميكا الهوائية والديناميكا المائية ومجالات البحث الأخرى في مجال الطيران والهندسة البحرية وهندسة السيارات. تساعد هذه التقنية المهندسين على تحسين أداء التصميم باستمرار.
