利用大尺寸非高斯粒子图像的悬浮颗粒进行微型粒子图像测速的精度与可靠性研究
流体动力学
2021-09-22 v1 软凝聚态物质
摘要
由于光学可及性降低，对稠密悬浮液动力学进行光学研究具有挑战性。此外，悬浮颗粒的粒子图像尺寸可能严重偏离PIV测量的最佳粒子图像尺寸。光学可及性可通过表面标记悬浮颗粒的折射率匹配来实现。这导致粒子图像在中心透明，但在粒子图像边缘发出荧光，从而形成环形粒子图像。在本研究中，将此类环形粒子图像的粒子图像尺寸影响与高斯形和平台形粒子图像进行比较。高斯图像形状的颗粒来源于完全标记的小图像直径颗粒，常用于PIV测量。这些颗粒也用于本研究实验部分中连续相速度的测定。蒙特卡洛模拟表明，与高斯形和平台形粒子图像相比，环形粒子图像具有更优的表现，即对于含噪声以及无噪声的图像数据，其位移估计误差更小。当粒子图像在 interrogation window（ interrogation 窗口）边界处相交时，对于大粒子图像直径情况同样如此。测量在含有5 Vol.-%表面标记、折射率匹配的60m PMMA颗粒的悬浮液上进行。同时，利用1.19m荧光PS颗粒对载液流动进行PIV测量。总体而言，本研究从理论和实验上证明，使用具有环形图像的悬浮颗粒适用于PIV测量，以深入揭示悬浮液整体动力学。
引用
@article{arxiv.2010.14188,
title = {On the micro PIV accuracy and reliability utilizing suspension particles of large, non-Gaussian particle image},
author = {Sebastian Blahout and Simon R. Reinecke and Harald Kruggel-Emden and Jeanette Hussong},
journal= {arXiv preprint arXiv:2010.14188},
year = {2021}
}