Kim Hyoung-Bum;Jeong In-Young;Lee Sang-Hyuk;Ryu Chung-Hwan;Jean Hertzberg
한국가시화정보학회:학술대회논문집
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2005.12a
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pp.6-10
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2005
PIV(Particle image velocimetry) presents the flow velocity of whole flow fields in a fraction of a second. Conventional PIV method uses two optical axis configuration during the image grabbing process. That is, the illumination plane and the recording plane must be parallel. This configuration is very natural to grab the whole field without the image distortion. In the real problem, it is often to meet the situation which this configuration is hard to be fulfilled. In this study, we developed new PIV method which only uses single optical axis to grab the particle images. This new PIV method become possible by utilizing the scanning method similar to echo PIV technique. One particle image of scanning PIV consists of scanned several line images and by repeating this scanning process, two particle images were grabbed and processed to produce the velocity vectors.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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v.31
no.2
s.257
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pp.181-187
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2007
Conventional PIV method uses two optical axis configuration during the image grabbing process. That is, the illumination plane and the recording plane must be parallel. This configuration is very natural to grab the whole field without the image distortion. In the real problem, it is often to meet the situation when this configuration is hard to be fulfilled. In the present study, the new PIV method which uses only single optical axis to grab the particle images is developed. This new PIV method becomes possible by utilizing the scanning method similar to the echo PIV technique. One particle image of the scanning PIV consists of scanned several line images and by repeating this scanning process, two particle images were grabbed and processed to produce the velocity vectors. An optimization study was performed to find parameters which minimize the measurement errors. The effects of particle diameter, beam overlap ratio and particle number density were investigated.
The hierarchical recursive local-correlation PIV algorithm with CBC (correlation based correction) method was employed to increase the spatial resolution of PIV results and to reduce error vectors. The performance of this new PIV algorithm was tested using synthetic images, PIV standard images of Visualization Society of Japan, real flows including ventilation flow inside a vehicle passenger compartment and wake behind a circular cylinder with riblet surface. As a result, most spurious vectors were suppressed by employing the CBC method, the hierarchical recursive correlation algorithm improved the sub-pixel accuracy of PIV results by decreasing the interrogation window size and Increased spatial resolution significantly. However, with recursively decreasing of interrogation window size, the SNR (signal-to-noise ratio) in the correlation plane was decreased and number of spurious vectors was increased. Therefore, compromised determination of optimal interrogation window size is required for given flow images, the performance of recursive algorithm is also discussed from a viewpoint of recovery ratio and error ratio in the paper.
Variations of temperature and velocity fields in a Hele-Shaw Convection Cell (HSC) were measured using a holographic interferometry and PIV technique with varying Rayleigh number. Experimental results show a steady flow pattern at low Rayleigh numbers and a time-dependent periodic flow at high Rayleigh numbers. Two different measurement methods of holographic interferometry, double-exposure method and real-time method, were employed to measure the temperature field variations of HSC convective flow. In the double-exposure method, unwanted waves can be eliminated and reconstruction images are clear, but transient flow structure cannot be observed clearly. On the other hand, transient flow can be observed and reconstructed well using the real-time method. PIV results show that flow inside the HSC is periodic and the oscillating state is well matched with the temperature field results. The holographic interferometry and PIV techniques employed in this study are useful for analyzing the unsteady convective thermal fluid flows.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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v.27
no.11
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pp.1637-1644
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2003
Stereoscopic particle image velocimetry is a measurement technique to acquire three dimensional velocity field by two cameras. With a laser sheet illumination, the third velocity component can be deduced from out-of$.$plane velocity components using a stereoscopic matching method. Most industrial fluid flows are three dimensional turbulent flows, so it is necessary to use the stereoscopic PIV measurement method. However the existing stereoscopic PIV system seems hard to use since it is very expensive and complex. In this study we have developed a Miniature Stereo-PIV(MSPIV) system based on the concept of the Miniature PIV system which we have already developed. In this paper, we address the design and some primitive experimental results of the Miniature Stereo-PIV system. The Miniature Stereo-PIV system features relatively modest performances, but is considerably smaller, cheaper and easy to handle. The proposed Miniature Stereo-PIV system uses two one-chip-only CMOS cameras with digital output. Only two other chips are needed, one for a buffer memory and one for an interfacing logic that controls the system. Images are transferred to a personal computer (PC) via its standard parallel port. No extra hardware is required (in particular, no frame grabber board is needed).
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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v.18
no.3
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pp.34-42
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1994
The present study is aimed to improve the PIV performance by suggesting a two-frame particle identification technique and by introducing estimation method of wall pressure distribution from the velocity data. Adopted image processing system consists of one commercial image board slit into a personal computer, 2-D sheet light generator, flow picture recording apparatus and related particle identification software. A revised particle tracking method essential to PIV performance is obtained by particle centroid correlation pairing (CCP) and its effectiveness is ascertained by comparison with multi-frame identification.
Journal of the Korean Society of Fisheries and Ocean Technology
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v.38
no.1
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pp.43-57
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2002
This paper introduces an analysis method to predicting the flow characteristic of flow field around otter board In order to develope a high performance model. In this experiment, it is used a numerical analysis of flow field through CFD(Computational Fluid Dynamic), PIV method in which quantitative, qualitative evaluation is possible. In this experiment, it is used PIV method with flow filed image around otter board in order to analysis of flow characteristic. The result compared flow pattern with analysis result through CFD and also measurement result of lift and drag force coefficient carried out in CWC(Circulating Water Channel). The numerical analysis result is matched well with experiment result of PIV in the research and it is able to verify In the physical aspect. The result is as follows ; (1) It was carried out visibility experiment using laser light sheet, and picture analysis through PIV method in order to analysis fluid field of otter-board. As a result, the tendency of qualitative fluid movement only through the fluid particle's flow could be known. (2) Since PIV analysis result is quantitative, this can be seen in velocity vector distributions, instantaneous streamline contour, and average vorticity distributions through various post processing method. As a result, the change of flow field could be confirmed. (3) At angle of attack 24$^{\circ}$ where It Is shown maximum spreading force coefficient, the analysis result of CFD and PIV had very similar flow pattern. In both case, at the otter-board post edge a little boundary layer separation was seen, but, generally they had a good flow (4) As the result of post processing with velocity vector distributions, instantaneous streamline contour and average vorticity distributions by PIV, boundary layer separation phenomenon started to happen from angle of attack 24$^{\circ}$, and from over angle of attack 28$^{\circ}$, it happen at leading edge side with the width enlarged.
The new algorithm for higher performance of dynamic PIV has been proposed. Present study considered mathematical basis of PIV analysis for multiple-time-step images and it enables us to analyze the high time-resolution PIV, which is obtained by dynamic PIV system. Conventional single pair image PIV analysis gives us the velocity field data in each time step but it sometimes contains unnecessary information of target flow. Present technique utilize multi-time step correlation information, and it is analyzed.
The objective of this study is to analyse the flow field in the branching duct by visualizing the flow phenomena using the PIV system. A bifurcation model is fabricated with transparent acrylic resin to visualize the whole flow field with the PIV system. Water was used as the working fluid and the conifer powder as the tracer particles. The single-frame and two-frame methods of the PIV system and 2-frame of the grey level correlation method are applied to obtain the velocity vectors from the images captured in the flow filed. The velocity distributions in a lid-driven cavity flow are compared with the so-called standard experimental data, which was obtained from by 4-frame method in order to validate experimental results of the PIV measurements. The flow patterns of a Newtonian fluid in a branching duct were successfully visualized by using the PIV system and the sub-pixel and the area interpolation method were used to obtain the final velocity vectors. The velocity vectors obtained from the PIV system are in good agreement with the numerical results of the 3-dimensional branch flow. The results of numerical analyses and the PIV experiments for the three-dimensional flows in the branch ing duct show the recirculation zone distal to the branching point and the sizes of the recirculation length and height of the tow different methods are in good agreement.
Korean Journal of Air-Conditioning and Refrigeration Engineering
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v.17
no.4
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pp.355-363
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2005
A novel method for simultaneously measuring the fluid velocity and the large particle velocity in a particle-containing fluid flow is developed in this study. In this method, the fluid velocity and the large particle velocity are measured by PIV and PTV, respectively. The PIV and PTV images are obtained from the same flow images. Since a PIV result represents the average displacement of all particles in an interrogation area, it will include an error caused by the relative displacement between the large particles and the fluid. In order to reduce the false influence of large particles on the PIV calculation, the mean brightness of small PIV particle images is substituted to the locations of large particles in the PIV images. The simulation results showed that the new method significantly reduces the PIV error caused by the large particles even at the case where the large particles occupy area fraction as large as $20\%$ of the full image.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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