Flytvisualisering - Flow visualization

En modell Cessna med heliumfylte bobler som viser banen til vingespissvirvlene .

Flowvisualisering eller flytvisualisering i væskedynamikk brukes til å gjøre strømningsmønstrene synlige for å få kvalitativ eller kvantitativ informasjon om dem.

Oversikt

Flowvisualisering er kunsten å synliggjøre flytmønstre. De fleste væsker (luft, vann, etc.) er gjennomsiktige , og dermed er strømningsmønstrene deres usynlige for det blotte øye uten metoder for å gjøre dem synlige.

Historisk sett inkluderte slike metoder eksperimentelle metoder. Med utviklingen av datamodeller og CFD- simulerende strømningsprosesser (f.eks. Distribusjon av luftkondisjonert luft i en ny bil), har rent beregningsmetoder blitt utviklet.

Metoder for visualisering

Skygge av den turbulente varmluften som stiger fra en hjemmegrillet gassgrill. Foto av Gary S. Settles, Floviz Inc.

I eksperimentell væskedynamikk visualiseres strømninger med tre metoder:

  • Overflate strømningsvisualisering: Dette viser strømningsstrømlinjene i det ytterste som en fast overflate er kontaktet. Farget olje påført overflaten av en vindtunnelmodell gir et eksempel (oljen reagerer på overflateskjærspenningen og danner et mønster).
  • Partikkelsporingsmetoder: Partikler, for eksempel røyk eller mikrosfærer , kan tilsettes en strømning for å spore væskebevegelsen. Vi kan belyse partiklene med et ark laserlys for å visualisere et stykke av et komplisert væskestrømningsmønster. Forutsatt at partiklene trofast følger strømningens strømlinjer, kan vi ikke bare visualisere strømmen, men også måle hastigheten ved hjelp av partikkelbildet velocimetri eller partikkelsporingshastighetsmetoder . Partikler med tettheter som samsvarer med væskestrømmen vil vise den mest nøyaktige visualiseringen.
  • Optiske metoder: Noen strømninger avslører mønstrene sine ved endringer i deres optiske brytningsindeks . Disse visualiseres ved hjelp av optiske metoder kjent som skyggediagram , schlieren -fotografering og interferometri . Mer direkte kan fargestoffer tilsettes (vanligvis væske) for å måle konsentrasjoner; vanligvis ved bruk av lysdemping eller laserindusert fluorescens- teknikk.

I vitenskapelig visualisering blir strømmer visualisert med to hovedmetoder:

  • Analytiske metoder som analyserer en gitt flyt og viser egenskaper som strømlinjer, streaklines og banelinjer . Flyten kan enten gis i en endelig representasjon eller som en jevn funksjon.
  • Teksturveiledningsmetoder som "bøyer" teksturer (eller bilder) i henhold til strømmen. Ettersom bildet alltid er begrenset (gjennomstrømningen kan gis som en jevn funksjon), vil disse metodene visualisere tilnærminger til den virkelige flyten.

applikasjon

I beregningsfluiddynamikk kan den numeriske løsningen av de styrende ligningene gi alle væskeegenskapene i rom og tid. Denne overveldende mengden informasjon må vises i en meningsfull form. Således er strømningsvisualisering like viktig i beregning som i eksperimentell væskedynamikk.

Se også

Referanser

  • Merzkirch, W. (1987). Flowvisualisering . New York: Academic Press. ISBN 0-12-491351-2.
  • Van Dyke, M. (1982). Et album med flytende bevegelse . Stanford, CA: Parabolic Press. ISBN 0-915760-03-7.
  • Samimy, M .; Breuer, KS; Leal, LG; Steen, PH (2004). Et galleri med flytende bevegelse . Cambridge University Press. ISBN 0-521-82773-6.
  • Settles, GS (2001). Schlieren og skyggegrafteknikker: Visualisering av fenomener i gjennomsiktige medier . Berlin: Springer-Verlag. ISBN 3-540-66155-7.
  • Smits, AJ; Lim, TT (2000). Flowvisualisering: Teknikker og eksempler . Imperial College Press. ISBN 1-86094-193-1.

Eksterne linker