设计和描述一个低成本的粒子图像测速系统
Frederick Kojo Chaway Acquah1, Jeremiah Paul Konadu Takyi1, Heather R Beem1
1Department of Engineering, Ashesi University, 1 University Ave, Berekuso, Ghana.
HardwareX
|September 2, 2024
概括
这项研究介绍了一种低成本的粒子图像速度测量 (PIV) 系统用于流动可视化,成本约为500美元. 可访问的PIV设置实现了高精度,使流体力学教育更容易实现.
科学领域:
- 流体动力学 流体动力学
- 光学测量技术的使用.
背景情况:
- 粒子图像速度测量 (PIV) 对于流体力学研究和教育中的流动可视化至关重要.
- 标准PIV系统的高成本限制了在学术环境中的可访问性.
研究的目的:
- 开发和验证使用现成和开源组件的低成本PIV系统.
- 为流体力学教育和研究中的流体可视化提供一个负担得起的替代方案.
主要方法:
- 构建了一个PIV系统,其组件成本约为500美元.
- 使用了随时可用的摄像头,激光模块,光学元件,痕迹粒子和分析软件.
- 通过可视化磁机的旋转流量来描述系统性能.
主要成果:
- 低成本的PIV系统表现出高精度,在2D流程中速度大小差异为1-2%.
- 精度随着3D流特征的出现略有下降.
- 实验重复性显示的变化不超过6%.
结论:
- 开发的低成本PIV系统为昂贵的商业系统提供了可行的,准确的替代方案.
- 这种可访问的平台可以显著提高在预算有限的机构流体力学教育和研究能力.
- 该系统的设计促进了在各种学术环境中广泛复制和采用.
