신부전 환자의 신장기능을 유지하는 방법의 일환으로서 사용되는 혈액 투석 시 동정맥루 문합각도에 따라서 혈액 유동상태의 양호가 결정된다. 지금까지의 연구는 CFD에 의한 것이 대부분이었으나 실험적 보고는 없다. 본 연구에서는 동정맥루의 혈류역학적 특성을 분석하기 위하여 PIV기법을 이용하였다. PIV실험을 위한 혈관모델의 문합부 각도는 $30^{\circ}C$로 정하였다. 유체역학적 상사를 만족시키기 위하여 Re수는 같게 하였고, 동맥부분에 밸브를 달아 개폐 정도를 조절하면서 PIV실험을 수행하였다. PIV 실험결과 분지부 부분에서 재순환유동이 발생되는 것을 볼 수 있었고, 동맥의 개폐 정도에 따라 전체적인 혈류속도의 변화가 나타났다.
Experimental data for the flows in a mixing tank with a bottom agitator are useful for the validation of CFD commercial code. A hybrid volume PIV measurement technique was constructed to measure the flows inside of the mixing tank. The measurement system consists of three cameras. An agitator was installed at the bottom of the tank and it rotates clockwise and counterclockwise. Using the constructed measurement system, instantaneous vector fields were obtained. A phase averaging technique was adopted for the measured instantaneous three-dimensional velocity vector fields. Turbulent properties were evaluated from the instantaneous vector fields.
The effects of change in injection pressure on spray structure have been investigated in high temperature and pressure field. To analyze the structure of evaporative diesel spray is important in speculation of mixture formation process. Also emissions of diesel engines can be controlled by the analyzed results. Therefore, this study examines the evaporating spray structure by using a constant volume vessel. The injection pressure is selected as the experimental parameter, is changed from 72 MPa to 112 MPa with a high pressure injection system(ECD-U2). The PIV(Particle Image Velocimetry) technique was used to capture flow variation of the evaporative diesel spray. A study on the mixture formation process of diesel spray was executed by the results of flow analysis in this study. Consequentially the large-scale vortex flow could be found in downstream spray and the formed vortex governs the mixture formation process in diesel spray.
Near-wake flow field downstream of a circular cylinder in the wake-transition regime where fine-scale secondary vortices have a spanwise wavelength of around one diameter has been studied by means of phase-averaging from cinematic PIV data. A cross-correlation algorithm in conjunction with the FFT(Fast Fourier Transform)analysis and an offset correlation technique is used for obtaining the velocity vectors. Which the help of very high sampling rate compared to the shedding frequency, it is possible to obtain phase-averaged flow fields although the shedding is not forced but natural. Phase -locked three-dimensional vortical structures are reconstructed form the phase-averaged data in one x-y(cross-sectional) and several z-x(spanwise-streamwise)planes. In this process of phase-averaging in a z-x plane, a technique to freeze the secondary vortices relative to the centerline is applied. The formation process of the secondary vortices is shown by considering spatial relations between the primary Karman and the secondary vortices and their temporal evolutions.
In this paper, the recirculation flow motion and mixing characteristics driven by air bubble flow in a rectangular water tank is studied. The Time-resolved PIV technique is adopted for the quantitative visualization and analysis. 532 nm Diode CW laser is used for illumination and orange fluorescent particle images are acquired by a PCO 10bit high-speed camera. To obtain clean particle images, 545 nm long pass optical filter and an image intensifier are employed and the flow rates of compressed air is changed from 2 l/min to 4 l/min at 0.5 MPa. The recirculation and mixing flow field is further investigated by the POD analysis technique. It is observed that the large scale counterclockwise rotation and main vortex is generated in the upper half depth from the free surface and one quarter width from the sidewall. When the flow rates are increased, the main vortex core is moved to the side and bottom wall direction.
In this paper, the recirculation flow motion and mixing characteristics driven by air bubble stream in a rectangular water tank is studied. The time-resolved PIV technique is adopted for the quantitative visualization and analysis. 488 nm Ar-ion CW laser is used for illumination and orange fluorescent ($\lambda_{ex}=540nm,\;\lambda_{em}=560nm$) particle images are acquired by a PCO 10bit high-speed CCD camera (1280$\times$1024). To obtain clean particle images, 545 nm long pass optical filter and an image intensifier are employed and the flow rates of compressed air is 3 l/min at 0.5 MPa. The recirculation and mixing flow field is further investigated by time-resolved POD analysis technique. It is observed that the large scale recirculation resulting from the interaction between rising bubble stream and side wall is the most dominant flow structure and there are small scale vortex structures moving along with large scale recirculation flow. It is also verified that the sum of 20 modes of velocity field has about 67.4% of total turbulent energy.
A stereoscopic PIV(Particle Image Velocimetry) technique was employed to measure the 3 dimensional flow structure of turbulent wake behind a marine propeller with 5 blades. The out-of-plane velocity component was determined using two CCD cameras with the angular displacement configuration. Four hundred instantaneous velocity fields were measured for each of four different blade phases and ensemble averaged to investigate the spatial evolution of the propeller wake in the near-wake region from the trailing edge to one propeller diameter(D) downstream. The phase-averaged velocity fields show the potential wake and the viscous wake developed along the blade surfaces. Tip vortices were generated periodically and the slipstream contraction occurs in the near-wake region. The out-of-plane velocity component and strain rate have large values at the locations of tip and trailing vortices. As the flow goes downstream, the turbulence intensity, the strength of tip vortices and the magnitude of out-of-plane velocity component at trailing vortices are decreased due to viscous dissipation, turbulence diffusion and blade-to-blade interaction.
한국가시화정보학회 2004년도 Proceedings of 2004 Korea-Japan Joint Seminar on Particle Image Velocimetry
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pp.125-134
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2004
The improvement of artificial respiration method has brought about the decrease in mortality of pulmonary diseases patients. Various respiratory curative methods, inclusive of HFOV (High Frequency Oscillatory Ventilation), have been developed for more effectual and less harmful management of acute respiratory failure. However, the mechanism of gas transfer and diffusion in a bronchiole has not yet been clarified in detail. As a first approach to the problem, we measured oscillatory flows in a Y-shaped micro-channels as bronchiole model by micro Particle Image Velocimetry(micro PIV). In order to establish the fundamental technique of PIV measurements on oscillatory air flow in a micro-channel, we used about 500-nm-diameter incense smoke particles, a diode laser, a high speed camera including an objective lens, and a HFOV, which is effective technique for medical care of pulmonary disease patients, especially, infants. The bronchiole model size is that parent tube is $500\{mu}m$ width and $500\{mu}m$ depth, and daughter tubes are $450\{mu}m$ width and $500\{mu}m$ depth. From this study made on the phenomenon of fluid in micro size bronchus branch of a lung, we succeeded to get time series velocity distribution in a micro scale bronchial mode. The experimental results of velocity distribution changing with time obtained by micro PIV can give fundamental knowledge on oscillatory airflow in micro-channel.
It has been known that spray characteristics have an important effect on the mixture formation and directly influence the engine performances and the emissions. Up to now, the measurement of droplet size is well developed such as PDPA and PMAS though the behavior of small droplets during secondary atomization is not clear. Particle image velocimetry(PIV), a planar measuring technique, is a very efficient tool for studying complicated behavior and a fast and reliable method to track numerous droplets during injection. In this study, two-color scanning PIV is designed to obtain quasi-instantaneous two dimensional velocity data by using he-ion laser, rotating mirror and beam splitter. This PIV method which has high temporal and spatial resolution provides the information about the small complex droplet behavior.
Stereoscopic particle image velocimetry is a measurement technique to acquire of three dimensional velocity field by two cameras. With a laser sheet illumination, the third velocity component can be deduced by out-of-plane velocity components using a stereoscopic matching method. Industrial fluid flows are almost 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 Stereoscopic Miniature PIV(MPIV) system based on the concept of the Miniature PIV system which we have already developed. In this paper, we address the design and some first experimental results of the stereoscopic PIV system. The Stereoscopic MPIV system features relatively modest performances, but is considerably smaller, cheaper and easy to handle. The proposed Stereoscopic MPIV 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).
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[게시일 2004년 10월 1일]
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