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Particle Image Velocimetry (PIV)
Berechnung und Auslegung von Industrieöfen

Durchführung


Gliederung:

Sie können die Listenelemente als Kapitel-Navigation benutzen.

Messergebnisse


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Strömungsvisualisierung

Die dem Wasser zugegebenen Partikel und Blasen werden von einem Laserlichtschnitt in der Messebene angestrahlt.

Durch Foto-Aufnahmen mit kurzen zeitlichem Abstand (50 fps) senkrecht zur Ebene können die Bewegungen der Partikel nachvollzogen werden.

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Strömungsrekonstruktion

Die Aufnahmen werden im Programm PIVlab in Kombination mit einer Kalibrieraufnahme ausgewertet.

Als Ergebnis kann das Strömungsfeld in der Messebene in realen Einheiten angezeigt werden.

Checkliste


Kalibrierung

  • Kalibrierplatte in den inneren Behälter einführen.
  • Kalibrierplatte exakt in der Messebene ausrichten (mittig und lotrecht).
  • Kameraeinstellungen: 50 fps, ISO auf Maximum.
  • Mit Autofocus Kamera auf Kalibrierplatte (= Messebene) fokussieren. Anschließend auf Manual Focus schalten.
  • Kalibrierplatte muss vollständig im Kamerasucher zu sehen sein.
  • Testbild aufnehmen.
  • Kalibrierplatte entfernen.

Hinweis   Kamera und Stativ nach dem Fokussieren nicht mehr bewegen!

Laser

  • Laser auf Stativ montieren und grob ausrichten.
  • Laser mittels App einschalten.
  • Lichtschnitt exakt auf die Messebene ausrichten.

ACHTUNG   Nicht direkt in den Laser schauen!

Spülgasrate

  • Vor Einschalten des Massflowcontrollers überprüfen, ob Druck anliegt.
  • Massflowcontroller einschalten (Steckerverbindung mit Netzteil).
  • Gewünschte Spülgasraten einstellen.

Achtung  Massflowcontroller nie druckfrei betreiben.

Seeding

  • Partikel-Wasser-Suspension mit Magnetrührer ansetzen.
  • Einen Tropfen Spülmittel zur Senkung der Oberflächenspannung zugeben.
  • Suspension im Bereich des Spülflecks in das Modell füllen.

Videoaufnahme

  • Kamera auf Videomodus geschaltet?
  • Für einige Sekunden aufnehmen.

Hinweis  Höhere Aufnahmedauer steigert die Genauigkeit, verlängert aber die Auswertezeit.

Übersicht

  • Einzelbilder aus entsprechendem Ordner importieren ( Load Images).
  • Schaltfläche Sequencing style 1-2, 2-3, 3-4 ... muss ausgewählt sein!
  • Bildausschnitt wählen.
  • Image preprocessing: Auswirkung der gewählten Parameter über Preview current frame kontrollieren.
    Tracerpartikel sollten möglichst scharf abgebildet sein.
  • PIV Settings: Größe des Auswertefensters festlegen.
    Kleinere Fenster führen zu feinerer Vermessung der Strömung. Bei zu kleinen Fenstern wird Partikelverschiebung möglicherweise nicht mehr erkannt.
  • Auswertung starten mittels Analyse!
  • Falsche Zuordnungen reduzieren. Dazu unter Vector Validation alle Vektoren entfernen, die zu weit vom Mittelwert abweichen.
  • Messergebnisse auf metrische Skala übertragen. Dazu Kalibrierimage laden und Abstand zwischen zwei Markerpunkten messen.
    Durchmesser Marker 1 cm, Abstand 1,5 cm. Abstand zwischen 2 Bildern (bei 50 fps): 20ms.
  • Strömungsbild mittels Plot anzeigen lassen. Anzeigeparameter optimieren. Strömungsbild mittels Calculate mean vectors erzeugen.