1장 가시화 원리
2장 PIV 원리 종류
3장 논문을 읽고
1.가시화 원리
가시화의 기본원리는 대상영역을 카메라 또는 비디오 카메라로 촬영하고 촬영 영상을 소프트웨어적으로 처리하여 대상영역 전체의 유속장을 구하는 것이다.
특히 촬영영상에서 물입자의 운동궤적을 추적하기 위하여 특수한 입자를 투입(seeding)하게 되며, 이 입자에 레이저 광선을 투영하여 반사시켜 물입자의 운동을 정밀하게 촬영한다.
그러나 piv는 방식상에서 나타나는 몇가지 제약 조건으로 인하여 제약된 실험 공간 내에서만 사용되는 것이 일반적이다. 먼저 특수한 입자의 투입이 가능하여야 하고, 이를 레이저 광선으로 조명할 수 있어야 하며, 이 상황을 90˚ 각도에서 촬영 할 수 있어야 한다
그리고 레이저 광선의 주기와 촬영 속도를 맞추는 장비 등이 추가로 필요하게 된다.
자세히 말하자면 입자들을 함유하게 한 유동에 두 번에 걸쳐서 조명을 비추고, 입자들의 이동정보를 사진용 필름에 기록한다. 그리고 직각 격자를 나눈다(fig
1). 그러면 한 격자를 분석하여 하나의 속도 벡터를 얻을 수 있다
이 작업을 전체 필름에 걸쳐서 수행하면, 전체 유체의 속도장을 얻을 수 있다. 어떻게 하나의 격자 안에서 속도벡터를 결정할 수 있을까? 우리는 조명시간간격 dt 를 알고 있다
그리고 입자의 이동변위 dx 를 계산한다면 격자 안에서 속도는 vdx/m dt 가 된다. (여기서 m 은 배율)
남아 있는 문제는 어떻게 하면 입자의 이동변위 dx를 결정할 수 있는가? 이다. 이 분제를 해결하기 위하여 상관함수가 일반적으로 쓰인다
이것은 이미지 구성 분야에서는 매우 유명한 것이며 원형비교에 널리 쓰이는 사진기술이다. 이것은 움직이는 변위와의 유사성에 대한 확률을 제공한다
우리가 광학 필름을 격자계로 분할하기 때문에, 작은 격자 안에 무시할만한 속도구배가 있다고 가정할 수 있다. 그래서 격자 안의 유의한 변위는 바뀌지 않게 된다
다른 말로 하면, 입자군의 이미지 형상은 이동 후 바뀌지 않는다. fig
2에서 볼 수 있듯이, 1st particle images(움직이기 전)의 입자군 이미지와 2nd particle images(움직인 후)의 이미지가 그 격자 내에 속도구배가 없기 때문에 같다.
여기서 우리는 상관함수를 사용할 수 있다. 왜냐하면 첫 번째 입자군 이미지의 모양과 두 번째 입자군의 이미지의 모양이 같기 때문에, 상관함수의 최대값을 가지는 변위가 대표적인 입자의 움직임과 변위에서 존재하고 그것은 fig
2에 나타난 dx 와 같다.
fig.1.piv에 기록된 입자 이미지 fig.2 piv 이미지 분석의 개략도 (이하 생략)
