A scanning stereo-PIV system was developed to measure the three-dimensional distribution of three-component velocity in a turbulent round jet. A laser light beam produced by a high repetition rate YLF pulse laser was expanded vertically by a cylindrical lens to form a laser light sheet. The light sheet is scanned in a direction normal to the sheet by a flat mirror mounted on an optical scanner, which is controlled by a programmable scanner controller. Two high-speed mega-pixel resolution C-MOS cameras captured the particle images illuminated by the light sheet, and stereoscopic PIV method was adopted to acquire the 3D-3C-velocity distribution of turbulent round jet in an octagonal tank filled with water. The jet Reynolds number was set at Re=1000 and the streamwise location of the measurement was fixed at approximately x = 40D. Time evolution of three-dimensional vortical structure, which is identified by vorticity, is visualized. It revealed that the existence of a group of hairpin-like vortex structures was quite evident around the rim of the shear layer of the jet. Turbulence statistics shows good agreement with the previous data, and divergence of a filtered (unfiltered) velocity vector field was $7\%\;(22\%)$ of root-me an-squared vorticity value.
This study investigates the experimental parameters of particle image velocimetry (PIV) to enhance the measurement technique for turbulent flow fields around a circular cylinder at a Reynolds number (Re) of 1.4×105. At the Korea Research Institute of Ships & Ocean Engineering (KRISO), we utilized the cavitation tunnel and PIV system to capture the instantaneous flow fields and statistically obtained the mean flow fields. An aspect ratio and blockage ratio of 16.7% and 6.0%, respectively, were considered to minimize the tunnel wall effect on the cylinder wakes. The optimal values of the pulse time and the number of flow fields were determined by comparing the contours of mean streamlines, velocities, Reynolds shear stresses, and turbulent kinetic energy under their different values to ensure accurate and converged results. Based on the findings, we recommend a pulse time of 45 ㎲ corresponding to a particle moving time of 3-4 pixels, and at least 3,000 instantaneous flow fields to accurately obtain the mean flow fields. The results of the present study agree well with those of previous studies that examined the end of the subcritical flow regime.
Piping systems play an important role in gas and oil transferring system. In the piping system, there are many elements, such as valves and flow meters. In order to check their normal operating conditions, each signal from each element is displayed on the monitor in the pipe control room. By the way, there are several accidental cases in the piping system even if all signals from the local elements are judged to be normal on the monitor in the control room. Further, opposite cases often happen even the monitor shows abnormal while the local elements work normal. To overcome this abnormal functions, it is not so easy to construct the environment in which sensors detecting the working states of all elements installed in the piping system. In this paper, a new non-contact measurement technique which can calculate the elements' delicate displacements by using a PIV(particle image velocimetry) and diagnose their working states by using a neural network is proposed. The measurement system consists of a host computer, a micro system, a telescope and a high-resolution camera. As a preliminary test, the constructed measurement system was applied to measure delicate vibrations of mobile phones. For practical application, a pneumatic system was measured by the constructed system.
A measurement technique for the void fraction and the bubble dynamics in gas-liquid two-phase flows has been proposed using a time-resolved two-phase PIV system. For the three-dimensional evaluation of the bubble information, both the images from the front and side views are simultaneously recorded into a high speed CCD camera by reflecting the side image into the front view with the help of a $45^{\circ}$ oriented mirror. Then, a stereo-matching technique is applied to calculate the void fraction, bubble size and shape. To obtain the rising bubble velocities, the 2-frame PTV method was applied. Consequently, the present technique shows good feasibility for the measurements of the volume fractions, mean diameters, aspect ratios and velocities of the bubbles at the three-dimensional point of view.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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v.27
no.11
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pp.1645-1654
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2003
When vortex shedding is locked-on to a single frequency oscillatory flow, the variations of vortex dynamics are investigated using a time-resolved PIV system. Wake regions of recirculation and vortex formation, dynamic behavior of the shed vortices and the Reynolds stress fields are measured in the wake-transition regime at the Reynolds number 360. In the lock-on state, reduction of the wake region occurs and flow energy distributed downstream moves upstream being concentrated near the cylinder base. To observe the dynamic behavior of the shed vortices, the trajectory of the vortex center extended to the inside of the wake bubble is considered, which describes well the formation and evolution processes. The Reynolds stresses and their contributions to overall force balance on the wake bubble manifest the increase of the drag force by the lock-on.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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v.35
no.5
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pp.608-615
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2011
The objective of this study is to investigate the flow characteristics of polluted air behavior in rectangular tunnels using a PIV system and a commercial CFD program. The PIV experiments are simulated by using the olive oil as the tracer particles in scaled rectangular tunnels. Each model has one of four different outlet vents, each dimensionless L/H ratio of which is 0, 0.375, 0.75 and 1.125, respectively as the locations of each outlet are away from the vertical centerline through the inlet. A commercial CFD program, ANSYS CFX, was used to examine the velocity fields and the pressure distributions in numerical simulations. The kinematic viscosity of the air flow of $1.51{\times}10^{-5}m^2/s$ and the flow velocity of 0.3 m/s at the inlet are given under the same conditions in order to analyze the polluted air flow characteristics experimentally and computationally. This study is considered to examine the effect of the outlet locations in the naturally ventilated tunnel models.
Comprehensive experimental works are carried out for the optimal design of a centrifugal blower adopted in an indoor unit of an air-conditioner. The models for consideration are typical multi-blade turbo blower and limit loaded one, respectively. The main interest lies on the fluid dynamics performance when the blower Is installed in the practical system. The methodologies are an experimental estimations with a wind tunnel for blower performance and PIV measurement for the detail flow information. A centrifugal blower with limit loaded fan shows pronounced performances in terms of the flow rate and static pressure rise and the reason is explained by the precise measurement of the flows between blades using PIV. Consequently, it is found that the blower is proper for the flows with a resistance in down stream such as a heat exchanger.
Turbulent structure of a boundary-layer over a flat plate coated with micro riblet film(MRF) has been investigated experimentally. The turbulent structure was visualized using a dynamic particle image velocimetry (Dynamic PIV) system. We identified the vortex structures from 2-D velocity field data by applying the complex eigenvalue definition. The velocity field images acquired by using the complex eigenvalue definition showed the whole 2-D vortex structures clearly. In addition, the spatial distributions of small-scale vortices as well as large-scale vortices were obtained with high accuracy. The difference of vortex structures between the MRF coated flat plate and the smooth flat plate was analysed in detail. With varying upstream flow speed, the characteristics of vortex structure over the MRF coated flate plate was compared with those over the smooth flat plate.
Relationships between biochemical phenomena and hemodynamics on human endothelial cells are very important to study the mechanism of atherosclerotic formation and development. The objective of this study is to investigate the flow phenomena around the endothelial cell model by the PIV experiment. The microscopic images of endothelial cells were acquired by a CCD camera to fabricate the shape of endothelial cell. The cell models were fabricated by using a photoforming process. Two consecutive particle images were captured by the CCD camera for the image processing. Conifer powder as the tracing particles was added to water to visualize the flow field. The cross-correlation method was applied fer the image processing of the flow visualization. Pressure and wall shear stress variations on the surfaces of the endothelial cells were calculated to investigate the effects of hemodynamic forces on the morphological changes.
PIV(Particle Image Velocimetry)was used to visualize the interaction of reed valve of the reciprocating compressor. The valve is the key part which governs the efficiency, noise and reliability of the compressor, so the development of analytical model about valve performance is necessary. As the valve reed is opened and closed by pressure pulsation, the flow characteristic of the refrigerant passing the valve is very important. In the present study, a circular disk with inclination is assumed to be the valve reed of a reciprocating compressor, The mean velocity shows the vortical characteristic of this flow. It is found that the back flow is affected by the height of reed valve of reciprocating compressor.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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