Description of particle image velocimetry technique and its applications

Parçacık görüntülemeli hız ölçme tekniği (PIV), bir ışık huzmesi ile aydınlatılan iki boyutlu bir bölgedeki hız alanını ölçmeye yarayan ölçüm tekniği olarak tanımlanabilir. Akışkanın hız alanı, akışkanın hızı ile aynı hıza sahip olan partiküllerin ard arda ölçülen hızlarını belirlemek suretiyle bulunmaktadır. Partiküller, ilgili bölgede lazer ile aydınlatılmakta, kamera ve silindirik mercekler yardımıyla yer değiştirme büyüklükleri kaydedilmektedir. Ölçümü yapılan hız alanı, 16x16 pikselden başlayıp 128x128 piksele kadar olabilen çok küçük alt bölgelere ayrılmaktadır. Her bir alt bölgede en az 15 adet partikül bulunmaktadır. Ölçüm alanı, akış bölgesinde tam olarak yakalanması istenen pek çok detayı elde edecek şekilde ayarlanabilmektedir. Bu işlemlerden sonra hız, girdap, ve akım çizgisi gibi bilgiler, bilgisayar yardımıyla hesaplanmakta ve kaydedilmektedir. Bu çalışmada, PIV nin bazı uygulamalarından kısaca söz edildikten sonra, düzgün bir yüzeye monte edilen bir silindir etrafındaki akış özellikleri araştırılmış ve elde edilen sonuçlar sunulmuştur.

Parçacık görüntülemeli hız ölçme tekniğinin tanıtımı ve sabit bir silindir etrafındaki akışa uygulanması

Particle Image Velocimetry (PIV) is an optical measurement technique in which velocity field is measured over a region illuminated by a two-dimensional light sheet. The velocity field is measured based on sequentially acquired images of seeding particles introduced into the fluid medium, as these particles have the fluid's velocity. The seeding particles are illuminated by a thin light sheet produced by a laser. Successive images of the illuminated particles are recorded by using a camera and a cylindrical lens. The images are divided into small subsections named as interrogation area. The interrogation area can change from 16x16 to 128x128 pixels. There exists at least 15 particles in an interrogation area depending on the size. It is also possible to focus in the flow field where the mechanism of the flow of interest is to be captured. In-plane particle displacements are found and then velocity, vorticity, and streamline fields are computed and stored in a computer. In the present study, some of the PIV applications are described briefly and then flow characteristics around a surface mounted cylinder are investigated and the results are presented.

___

1.Tani,N., Mori,M., Hishida,K., Maeda,M., "Development of fiber-bundle image- guided PIV", Course notes, Department of system design engineering, Keio University,Japan, 2005.
2.Palero,V., Ikeda,Y., Nakajima,T., Shakal,J., "Comparison of PIV and SPIV in application to industrial spray burner", Course notes, Rokkodai, Nada, Kobe 657-8501 Japan, 2005.
3. Kaneko,M., Ikeda,Y., Nakajima,T., "Spatial evaluation of in-cyliner turbulence flow Using high-resolution PIV", Notes of Subaru Researh Center Ltd., Tokyo, Japan, 2005.
4.Jaw,S.Y., Haik,Y., Hwang,R.R., Chen,C.J., "Measurement of soap bubble collapse flow using color PIV", $16^{th}$ASCE Engineering Mechanics Conference, July 16-18, Univ. of Washington, Seattle, 2003.
5.Konrath,R., Schroder,W., Limberg,W., "Holographic particle image velocimetry applied to the flow within the cylinder of a four-valve internal combustion engine ",Experiments in Fluids, 33: 781-793, 2002.
6.Santiago,J.G., Meinhart,C.D., Wereley,S.T., Beebe,D.J., Adrian,R.J., "Aparticle image velocimetry system for micro fluidics", Ezxperiments in Fluids, 25: 316-319,1998.
7.Meinhart,C.D., Wereley,S.T., Santiago,J.G., "PIV measurements of a micro- channel flow", Experiments in Fluids, 27: 414-419, 1999.
8.Adrian,R.J., Yamaguchi,E., Vanka,P., Planner, T, Lai,W., "Validation of micro PIV measurements in PDMS micro-channel flow geometries", Department of Theoretical and Applied Mechanics, University of Illinois, Urbana, Illinois.
9.http://ltcf.tam.uiuc.edu