Wizualizacja przepływu - Flow visualization
Wizualizacja przepływu lub wizualizacja przepływu w dynamice płynów służy do uwidocznienia wzorców przepływu w celu uzyskania informacji jakościowych lub ilościowych na ich temat.
Przegląd
Wizualizacja przepływu to sztuka uwidaczniania wzorców przepływu. Większość płynów (powietrze, woda itp.) jest przeźroczysta , stąd ich układy przepływu są niewidoczne gołym okiem bez metod, które by to uczyniły.
Historycznie takie metody obejmowały metody eksperymentalne. Wraz z rozwojem modeli komputerowych i symulujących CFD procesy przepływu (np. dystrybucja klimatyzowanego powietrza w nowym samochodzie) powstały metody czysto obliczeniowe.
Metody wizualizacji
W eksperymentalnej dynamice płynów przepływy wizualizowane są trzema metodami:
- Wizualizacja przepływu powierzchniowego: Pokazuje linie przepływu w granicy, gdy zbliża się do powierzchni stałej. Przykładem może być kolorowy olej nakładany na powierzchnię modelu tunelu aerodynamicznego (olej reaguje na naprężenia ścinające powierzchni i tworzy wzór).
- Metody śledzenia cząstek: cząstki, takie jak dym lub mikrokulki , można dodać do strumienia, aby śledzić ruch płynu. Możemy oświetlić cząstki za pomocą arkusza światła laserowego , aby zwizualizować wycinek skomplikowanego wzoru przepływu płynu. Zakładając, że cząstki wiernie podążają za liniami przepływu, możemy nie tylko wizualizować przepływ, ale także mierzyć jego prędkość za pomocą metod velocimetrii obrazu cząstek lub velocimetrii śledzenia cząstek . Cząstki o gęstości odpowiadającej przepływowi płynu będą przedstawiać najdokładniejszą wizualizację.
- Metody optyczne: Niektóre przepływy ujawniają swoje wzory poprzez zmiany ich optycznego współczynnika załamania światła . Są to uwidoczniono za pomocą metod optycznych, znanych jako cieniową , tle Schlieren i interferometrii . Bardziej bezpośrednio, barwniki mogą być dodawane do (zwykle płynnych) przepływów w celu pomiaru stężeń; typowo wykorzystujące techniki tłumienia światła lub fluorescencji indukowanej laserem .
W wizualizacji naukowej przepływy wizualizowane są dwoma głównymi metodami:
- Metody analityczne, które analizują dany przepływ i pokazują właściwości, takie jak linie prądu, linie smug i linie . Przepływ może być podany w postaci skończonej lub jako funkcja gładka.
- Metody adwekcji tekstur , które „wyginają” tekstury (lub obrazy) zgodnie z przepływem. Ponieważ obraz jest zawsze skończony (przepływ może być podany jako funkcja gładka), metody te będą wizualizować przybliżenia rzeczywistego przepływu.
Podanie
W obliczeniowej dynamice płynów rozwiązanie numeryczne równań rządzących może dostarczyć wszystkich właściwości płynu w przestrzeni i czasie. Ta przytłaczająca ilość informacji musi być przedstawiona w znaczącej formie. Dlatego wizualizacja przepływu jest równie ważna w obliczeniowej, jak i eksperymentalnej dynamice płynów.
Zobacz też
Bibliografia
- Merzkirch, W. (1987). Wizualizacja przepływu . Nowy Jork: prasa akademicka. Numer ISBN 0-12-491351-2.
- Van Dyke, M. (1982). Album płynnego ruchu . Stanford, Kalifornia: Prasa paraboliczna. Numer ISBN 0-915760-03-7.
- Samimy, M.; Breuera, KS; Leal, LG; Steen, PH (2004). Galeria płynnego ruchu . Wydawnictwo Uniwersytetu Cambridge. Numer ISBN 0-521-82773-6.
- Osiedla, GS (2001). Techniki Schlierena i shadowgraph: Wizualizacja zjawisk w mediach przezroczystych . Berlin: Springer-Verlag. Numer ISBN 3-540-66155-7.
- Smits, AJ; Lim, TT (2000). Wizualizacja przepływu: Techniki i przykłady . Imperial College Press. Numer ISBN 1-86094-193-1.