Folyamat vizualizáció - Flow visualization
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
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.