基于事件的3D粒子轨迹测量动态壁面剪切应力
流体动力学
2024-09-04 v1
摘要
我们描述了基于事件视觉(EBV)的3维拉格朗日粒子轨迹(LPT)系统的实现，并演示了其用于湍流边界层(TBL)近壁特性的应用。通过三台同步事件相机同时捕获的数据，用于在12.0 mm × 7.5 mm的视野内，距离墙面400 μm范围内重建3维粒子轨迹。粒子在黏性子层中的速度和位置允许估计该区域局部不稳定壁面剪切应力(WSS)的矢量，前提是粒子速度与WSS呈线性关系。从而获得演化的WSS时空分布图和更高阶统计数据，这些结果与相应湍流数值的DNS数据一致。近壁粒子加速度提供了WSS变化率，表现为完全对称的对数正态超统计分布。对随机分布的WSS数据的两点相关性通过均匀化方法获得，揭示了近壁层间距的 streaks 信息。所用的紧凑型EBV硬件配合合适的LPT跟踪算法，数据质量与当前使用相当昂贵的高速帧采集器相当。
引用
@article{arxiv.2409.01757,
title = {Dynamic Wall Shear Stress Measurement using Event-based 3D Particle Tracking},
author = {Christian E. Willert and Joachim Klinner},
journal= {arXiv preprint arXiv:2409.01757},
year = {2024}
}
备注
30 pages, 18 figures, 3 tables, submitted to Experiments in Fluids