- 연구 배경
항공기, 선박, 자동차 및 기타 운반체의 새로운 설계 및 최적화 과정에서 초음속을 가로지르는 비정상 유동 현상을 연구하는 것이 필요합니다. 전단층, 와류 및 충격파의 상호 작용 하에서 비정상 유동 현상은 일반적으로 매우 복잡하며 기존의 2D2C 2차원 평면 측정 기술은 복잡한 유동장의 변화 규칙과 구조적 특성을 완전히 이해할 수 없습니다.
2.기술 소개
Tomo-PIV 기술은 기존 PIV 기술과 재구성 기술을 결합합니다. 곱셈 대수법을 기반으로, 인접한 두 시간 순간에 재구성된 입자 분포에 대한 3차원 교차 상관 계산을 수행하여 3차원 공간 흐름장의 전체 필드 속도 측정을 달성합니다.
3.실험
기체-액체 상변화로 인한 열의 방출 또는 흡수로 인해 2상 유동의 온도와 압력이 영향을 받게 됩니다. 따라서 기체-액체 2상 유동은 전형적인 비정상 유동 현상입니다. 기체-액체 2상 유동을 연구하면 복잡한 유동 현상을 이해하는 데 도움이 됩니다.
4.장비 및 프로세스
장비
Tomo-PIV 실험 장비 세트는 일반적으로 고에너지 레이저, 볼륨 렌즈 그룹, 4개의 Revealer PIV 듀얼 프레임 고속 카메라, 동기 컨트롤러, 스테레오 교정 보드 및 RFlow 3D3C 소프트웨어 등으로 구성됩니다.
프로세스
첫 번째 단계 --고에너지 체적 레이저 조명 시스템을 구축하고, 체적 렌즈 그룹을 이용해 고에너지 레이저에서 방출되는 레이저 빔을 체적 광원으로 확장해 측정 대상인 3차원 공간에 있는 추적 입자를 조명합니다.
두 번째 단계 -- 레이어 해결 이미지 수집 시스템을 설정합니다. 아래 그림과 같이 4개의 고속 카메라를 사용하여 다양한 각도에서 영역을 타겟팅합니다. 입자 이미지가 선명해질 때까지 초점을 맞춥니다. 4개의 고속 카메라는 모두 동기식 컨트롤러에 연결되어 동일한 타이밍 시퀀스로 동시에 이미지를 캡처합니다.
세 번째 단계 -- 레이어-해결 이미지 수집 시스템을 교정합니다. 여러 카메라로 여러 세트의 교정 보드 이미지를 캡처하여 객체와 이미지 공간에 대한 투영 모델을 교정합니다. Tomo-PIV의 측정 정확도를 개선하기 위해 아래 그림과 같이 입자 이미지에 대해 스테레오 자체 교정을 수행합니다.
네 번째 단계 -- 다중 뷰 이미지 재구성을 위해 RFlow 소프트웨어를 사용합니다. 레이어 분해 이미지 수집 시스템은 다양한 순간에 입자 이미지를 캡처합니다. 이러한 이미지 중 한 세트를 입력하고 MART 방법을 사용하여 3차원 입자를 재구성하여 아래 그림과 같이 특정 순간에 3차원 공간 입자 분포를 얻습니다.
다섯 번째 단계 -- RFlow 소프트웨어를 사용하여 3차원 속도장과 소용돌이 구조를 후속적으로 분석합니다.
5.결과
Tomo-PIV 영상 수집 시스템: 고속 카메라 1은 기체-액체 2상 흐름의 영상을 포착합니다.
거품 주변의 3차원 흐름장.
거품 주변의 속도 등가면 분포.
Q-기준을 사용하여 계산된 거품 주변의 소용돌이 구조.
- 응용 프로그램 전망
Tomo-PIV 재구성 기술은 고급 광학 측정 기술로서 난류 및 다중 와류 간섭과 같은 3차원 비정상 복합 흐름장을 측정하는 효과적인 도구입니다. Revealer Tomo-PIV 시스템은 높은 시공간적 분해능과 정확한 재구성을 특징으로 하여 항공우주, 해군 공학 및 자동차 공학의 공기 역학, 유체 역학 및 기타 연구 분야에 적합합니다. 이 기술은 엔지니어가 설계 성능을 지속적으로 개선하는 데 도움이 됩니다.
