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An assessment of event-based imaging velocimetry for efficient estimation of low-dimensional coordinates in turbulent flows

Franceschelli, Luca und Willert, Christian und Raiola, Marco und Discetti, Stefano (2025) An assessment of event-based imaging velocimetry for efficient estimation of low-dimensional coordinates in turbulent flows. Experimental Thermal and Fluid Science, 164, Seite 111425. Elsevier. doi: 10.1016/j.expthermflusci.2025.111425. ISSN 0894-1777.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
6MB

Offizielle URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0894177725000196

Kurzfassung

This study explores the potential of neuromorphic Event-Based Vision (EBV) cameras for data-efficient representation of low-order model coordinates in turbulent flows. Unlike conventional imaging systems, EBV cameras asynchronously capture changes in temporal contrast at each pixel, delivering high-frequency output with reduced data bandwidth and enhanced sensitivity, particularly in low-light conditions. Pulsed Event-Based Imaging Velocimetry (EBIV) is assessed against traditional Particle Image Velocimetry (PIV) through two synchronized experiments: a submerged water jet and airflow around a square rib in a channel. The assessment includes a detailed comparison of flow statistics and spectral content, alongside an evaluation of reduced-order modeling capabilities using Proper Orthogonal Decomposition (POD). The event stream from the EBV camera is converted into pseudo-snapshots, from which velocity fields are computed using standard PIV processing techniques. These fields are then compared after interpolation onto a common grid. Modal analysis demonstrates that EBIV can successfully identify dominant flow structures, along with their energy and dynamics, accurately discerning singular values, spatial modes, and temporal modes. While noise contamination primarily affects higher modes -- less critical for flow control applications -- overall performance remains robust. Additionally, comparisons of Low-Order Reconstruction (LOR) validate EBIV's capability to provide reliable reduced-order models of turbulent flows, essential for flow control purposes. These findings position EBV sensors as a promising technology for real-time, imaging-based closed-loop flow control systems.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/212574/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:An assessment of event-based imaging velocimetry for efficient estimation of low-dimensional coordinates in turbulent flows
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Franceschelli, LucaUniversidad Carlos III de MadridNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Willert, ChristianChris.Willert (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-1668-0181NICHT SPEZIFIZIERT
Raiola, MarcoUniversidad Carlos III de MadridNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Discetti, StefanoUniversidad Carlos III de MadridNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:7 Februar 2025
Erschienen in:Experimental Thermal and Fluid Science
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:164
DOI:10.1016/j.expthermflusci.2025.111425
Seitenbereich:Seite 111425
Verlag:Elsevier
ISSN:0894-1777
Status:veröffentlicht
Stichwörter:event-based imaging, event-based velocimetry, modal decompositionPOD, dimensionality reduction, flow control, image based flow diagnostics
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Luftfahrt
HGF - Programmthema:Umweltschonender Antrieb
DLR - Schwerpunkt:Luftfahrt
DLR - Forschungsgebiet:L CP - Umweltschonender Antrieb
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):L - Virtuelles Triebwerk
Standort: Köln-Porz
Institute & Einrichtungen:Institut für Antriebstechnik > Triebwerksmesstechnik
Hinterlegt von: Willert, Dr.phil. Christian
Hinterlegt am:07 Feb 2025 11:27
Letzte Änderung:07 Feb 2025 11:27

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