什么是粒子图像测速技术(Particle Image Velocimetry)？

粒子图像测速（PIV）是一种常用于可视化流体中粒子流动的方法。PIV通常用于研究或教育目的，允许科学家测量流体（如水）的速度和运动。粒子图像速度测量有几种方法，随着新技术的发展，这项技术也在不断改进。科学家用烧杯来观察...

粒子图像测速（PIV）是一种常用于可视化流体中粒子流动的方法。PIV通常用于研究或教育目的，允许科学家测量流体（如水）的速度和运动。粒子图像速度测量有几种方法，随着新技术的发展，这项技术也在不断改进。科学家用烧杯来观察流体的运动，一种叫做"示踪剂"的非常小的颗粒被引入到流体中，由于它们的尺寸很小，这些示踪粒子的行为方式与所研究的流体几乎相同。PIV中使用的示踪剂可以被科学家照亮，这使得它们很容易被看见。粒子图像测速技术通常使用计算机软件来记录和增强可见示踪剂。可以使用几种不同的示踪粒子；小玻璃珠、铝片和油滴是三种常用的材料，它们能很好地反射光线，提高流体的可见度。光反射可以用肉眼观察，或者被照相机捕捉到进行分析。虽然任何光源都可以满足PIV的要求，但通常在精度很重要的情况下使用激光。当PIV首次开发时，胶片摄影是记录粒子运动的主要方法，虽然廉价数码相机的发明使模拟方法过时了。高分辨率的数字粒子图像现在已司空见惯。一些计算机程序能够自动识别和跟踪PIV图像中的每个示踪物，标准粒子图像测速技术记录了流体在二维的运动，PIV的一些变化增强了这种能力，使三维可视化成为可能这种方法使用两个摄像机而不是一个摄像机，通常被称为立体PIV。利用特殊的计算机软件，将这两个摄像机的视点组合起来，形成一个新的视角。粒子图像测速技术有许多应用，它被广泛应用于航空航天工程领域，并使科学家能够观察飞机机翼或其他控制面上的气流。PIV也用于医疗保健领域。研究体内流体运动有助于医生可视化血液循环，并开发新的医疗植入物。此外，生物学家有时也使用粒子图像测速技术来研究鱼类或其他海洋生物的游动。