Particle Image Velocimetry (PIV)

Abstract

Die Particle Image Velocimetry (PIV) erlaubt eine nichtinvasive Bestimmung momentaner Geschwindigkeitsvektorfelder in einer Ebene einer Strömung. Je nach verwendetem System ist eine Bestimmung aller drei Geschwindigkeitskomponenten möglich. Dabei wird eine zeitliche Auflösung bis 4 kHz erreicht. Für die PIV-Messtechnik werden dem Strömungsfeld Streupartikel zugesetzt, die der Strömung schlupffrei folgen. Eine Ebene der Strömung wird mit 2 kurzen Laserlichtpulsen von wenigen Nanosekunden Dauer in einem zeitlichen Abstand von wenigen Mikrosekunden beleuchtet. Zu beiden Zeitpunkten wird das Partikelensemble mit geeigneten CCD- oder CMOS-Kameras aufgenommen. Aus dem Versatz der Streupartikel im betrachteten Zeitintervall berechnet sich die Strömungsgeschwindigkeit. Das Verfahren wird eingesetzt zur Vermessung komplexer Strömungsfelder, wie sie sich z.B. um Hochauftriebsflügel, Turbinenlaufschaufeln und Propeller bilden sowie zum Detektieren transsonischer Strömungen oder Grenzschichtströmungen. Vortests zum Verhalten des Messverfahrens in der freien Atmosphäre wurden auf der Laserfreistrahlstrecke in Lampoldshausen durchgeführt.