Folyamat vizualizáció - Flow visualization

Egy Cessna modell héliummal töltött buborékokkal, amelyek a szárnyhegyi örvények útvonalait mutatják .

Az áramlási vizualizációt vagy az áramlásábrázolást a folyadékdinamikában arra használják, hogy láthatóvá tegyék az áramlási mintákat, hogy minőségi vagy mennyiségi információkat kapjanak róluk.

Áttekintés

Az áramlási vizualizáció az áramlási minták láthatóvá tételének művészete. A legtöbb folyadék (levegő, víz stb.) Átlátszó , így áramlási mintázatuk szabad szemmel láthatatlan, anélkül, hogy ezt láthatóvá tennék.

Történelmileg az ilyen módszerek kísérleti módszereket tartalmaztak. A számítógépes modellek és az áramlási folyamatokat szimuláló CFD (pl. Légkondicionált levegő elosztása egy új autóban) kifejlesztésével tisztán számítási módszereket fejlesztettek ki.

A vizualizáció módszerei

Shadowgraph az otthoni barbecue gázgrillből felszálló forró levegő viharos hullámáról. Fotó: Gary S. Settles, Floviz Inc.

A kísérleti folyadékdinamikában az áramlásokat három módszerrel vizualizálják:

  • Felszíni áramlás vizualizációja: Ez feltárja az áramlás áramvonalait a határértékben, amikor szilárd felületet közelítünk. A szélcsatorna -modell felületére felvitt színes olaj egy példa (az olaj reagál a felületi nyírófeszültségre, és mintát képez).
  • Részecske -nyomkövető módszerek: A folyadék mozgásának nyomon követésére részecskéket, például füstöt vagy mikrogömböket lehet hozzáadni az áramláshoz. Megvilágíthatjuk a részecskéket egy lézerfénnyel , hogy láthatóvá tegyünk egy bonyolult folyadékáramlási mintát. Feltételezve, hogy a részecskék hűen követik az áramlás áramvonalait, nemcsak vizualizálhatjuk az áramlást, hanem a részecske képsebességméréssel vagy részecskekövetési sebességmérési módszerekkel is mérhetjük annak sebességét . Azok a részecskék, amelyek sűrűsége megegyezik a folyadékárammal, a legpontosabb megjelenítést mutatják.
  • Optikai módszerek: Egyes folyamok az optikai törésmutatójuk megváltoztatásával mutatják fel mintáikat . Ezeket láthatóvá optikai módszerekkel ismert, mint a árnyékfelvételt , Schlieren fényképezés , és interferometria . Közvetlenebb módon a festékek hozzáadhatók (általában folyékony) áramlásokhoz a koncentrációk méréséhez; jellemzően a fénycsillapítást vagy a lézer által kiváltott fluoreszcens technikákat alkalmazzák.

A tudományos vizualizációban a folyamatokat két fő módszerrel vizualizálják:

  • Analitikai módszerek, amelyek egy adott folyamatot elemznek, és olyan tulajdonságokat mutatnak be, mint az áramvonalak, a vonalvonalak és az útvonalak . Az áramlás megadható véges ábrázolásban vagy sima függvényként.
  • Textúra -advekciós módszerek, amelyek a textúrákat (vagy képeket) az áramlásnak megfelelően "hajlítják". Mivel a kép mindig véges (az átfolyás sima függvényként is megadható), ezek a módszerek megjelenítik a valós áramlás közelítését.

Alkalmazás

A számítási folyadékdinamikában a szabályozó egyenletek numerikus megoldása térben és időben megadhatja az összes folyadéktulajdonságot. Ezt az elsöprő mennyiségű információt értelmes formában kell megjeleníteni. Így az áramlás vizualizálása ugyanolyan fontos a számításban, mint a kísérleti folyadékdinamikában.

Lásd még

Hivatkozások

  • Merzkirch, W. (1987). Folyamat vizualizáció . New York: Academic Press. ISBN 0-12-491351-2.
  • Van Dyke, M. (1982). A folyékony mozgás albuma . Stanford, CA: Parabolic Press. ISBN 0-915760-03-7.
  • Samimy, M .; Breuer, KS; Leal, LG; Steen, PH (2004). A folyékony mozgás galériája . Cambridge University Press. ISBN 0-521-82773-6.
  • Settles, GS (2001). Schlieren és shadowgraph technikák: A jelenségek vizualizálása átlátszó médiában . Berlin: Springer-Verlag. ISBN 3-540-66155-7.
  • Smits, AJ; Lim, TT (2000). Folyamatábrázolás: technikák és példák . Imperial College Press. ISBN 1-86094-193-1.

Külső linkek