Visualización de flujo

Técnica de visualización en dinámica de fluidos

Un modelo de Cessna con burbujas llenas de helio que muestran las trayectorias de los vórtices de las puntas de las alas .

La visualización de flujo o visualización de flujo en dinámica de fluidos se utiliza para hacer visibles los patrones de flujo , con el fin de obtener información cualitativa o cuantitativa sobre ellos.

Descripción general

La visualización de flujo es el arte de hacer visibles los patrones de flujo. La mayoría de los fluidos (aire, agua, etc.) son transparentes , por lo que sus patrones de flujo son invisibles a simple vista sin métodos para hacerlos visibles.

Históricamente, estos métodos incluían métodos experimentales. Con el desarrollo de modelos informáticos y la simulación de procesos de flujo mediante CFD (por ejemplo, la distribución del aire acondicionado en un automóvil nuevo), se han desarrollado métodos puramente computacionales.

Métodos de visualización

Gráfico de sombras de la columna turbulenta de aire caliente que se eleva desde una parrilla de gas para barbacoa doméstica. Fotografía de Gary S. Settles, Floviz Inc.

En dinámica de fluidos experimental, los flujos se visualizan mediante tres métodos:

• Visualización del flujo superficial: revela las líneas de corriente del flujo en el límite a medida que se acerca a una superficie sólida. El aceite coloreado aplicado a la superficie de un modelo de túnel de viento proporciona un ejemplo (el aceite responde a la tensión de corte de la superficie y forma un patrón).
• Métodos de trazado de partículas: Se pueden añadir partículas, como humo o microesferas , a un flujo para rastrear el movimiento del fluido. Podemos iluminar las partículas con una lámina de luz láser para visualizar una porción de un patrón de flujo de fluido complejo. Suponiendo que las partículas siguen fielmente las líneas de corriente del flujo, no solo podemos visualizar el flujo sino también medir su velocidad utilizando los métodos de velocimetría de imágenes de partículas o velocimetría de seguimiento de partículas . Las partículas con densidades que coincidan con la del flujo de fluido exhibirán la visualización más precisa. ^[1]
• Métodos ópticos: algunos flujos revelan sus patrones a través de cambios en su índice de refracción óptica . Estos se visualizan mediante métodos ópticos conocidos como el gráfico de sombras , la fotografía de Schlieren y la interferometría . De manera más directa, se pueden agregar colorantes a los flujos (generalmente líquidos) para medir las concentraciones; por lo general, empleando técnicas de atenuación de la luz o fluorescencia inducida por láser .

En la visualización científica los flujos se visualizan con dos métodos principales:

• Métodos analíticos que analizan un flujo determinado y muestran propiedades como líneas de corriente, líneas de trazo y líneas de trayectoria . El flujo puede presentarse en una representación finita o como una función suave.
• Métodos de advección de texturas que "doblan" las texturas (o imágenes) según el flujo. Como la imagen siempre es finita (el flujo que la atraviesa podría darse como una función suave), estos métodos visualizarán aproximaciones del flujo real.

Solicitud

En la dinámica de fluidos computacional, la solución numérica de las ecuaciones que rigen el proceso puede dar como resultado todas las propiedades de los fluidos en el espacio y el tiempo. Esta abrumadora cantidad de información debe mostrarse de forma que tenga sentido. Por lo tanto, la visualización del flujo es igualmente importante en la dinámica de fluidos computacional y experimental.

Véase también

• Flujo elemental
• Visualización de flujo basada en imágenes
• Advección lagrangiana-euleriana
• Fluido reoscópico
• Visualización científica
• Líneas de fricción de la piel
• Streamlet (visualización científica)
• Líneas de corriente, líneas de corriente y líneas de trayectoria
• Superficie del arroyo
• Glifo tensorial
• Advección de textura
• Línea central Vortex

Referencias

• Merzkirch, W. (1987). Visualización de flujo . Nueva York: Academic Press. ISBN 0-12-491351-2.
• Van Dyke, M. (1982). Un álbum de movimiento fluido . Stanford, CA: Parabolic Press. ISBN 0-915760-03-7.
• Samimy, M.; Breuer, KS; Leal, LG; Steen, PH (2004). Una galería de movimiento de fluidos . Cambridge University Press. ISBN 0-521-82773-6.
• Se instala, GS (2001). Técnicas de Schlieren y gráficos de sombras: visualización de fenómenos en medios transparentes . Berlín: Springer-Verlag. ISBN 3-540-66155-7.
• Smits, AJ; Lim, TT (2000). Visualización de flujo: técnicas y ejemplos . Imperial College Press. ISBN 1-86094-193-1.

1. http://microspheres.us/fluorescent-microspheres/piv-seeding-microparticle-flow-visualization/599.html Recomendaciones de partículas de siembra PIV

Enlaces externos

• Técnicas de visualización de flujo.
• Algoritmos de visualización de flujo.
• Galería de ejemplos de visualización de flujo.
• Velocimetría educativa por imágenes de partículas (e-PIV): recursos y demostraciones