Bu araştırma (Ulusal Bilim JOD verilen Vakfı (OCE-0.623.475), SPC (OCE-0.623.534 ve 0.727.544) ve JHC (OCE-0.727.587 ve OCE-0.623.508) tarafından desteklenen ve Deniz Araştırma Ofisi tarafından JHC verilir. N000140810654). KK Devonshire Vakfı tarafından sağlanan fon ile Woods Hole Oşinografi Enstitüsü Doktora Sonrası Scholar Programı tarafından desteklenmektedir.

<ol><li> Bu yordamı başlamak için, biz bütün SCUVA bileşenleri düzgün yeterli pil gücü, kayıt bantları, (yüksek tanımlı veya HD video kamera) ve fonksiyon sahip olduğunuzdan emin olun. Ölçülecek akışını bağlı olarak, video kamera çözünürlüğü ve, dijital parçacık görüntü velosimetri (DPIV) için en iyi sonuçlar kare hızları seçin. 1,2 </li><li> O-ring oluklar ve o-ringler, temiz bir havlu ile temizleme kullanım için lazer ve kamera muhafazaları hazırlayın veya silin. Yayılım üretici eşit o-ring, o-ring gres sağlanan ve onları yerine konut oluklar. Buna ek olarak, kamera muhafazası lens lazer sac deformasyon ve işaretleri önlemek için lazer ve kamera muhafazası diyafram temizleyin. </li><li> , Hem de boş yuvaları su dolu bir küvete koyarak O-ring contaları kontrol edin. Ağırlıklı nesneler boş yuvaları yüzen batığın onları yuvalarının üstüne yerleştirilir gerekecektir. 5 ila 10 dakika sonra, küvet ve havlu kuru t yuvaları kaldırmakdışarıda diye. Muhafazalar içinde herhangi bir nem olup olmadığını kontrol edin. Ayrıca nem testinden sonra yuvaları olup olmadığını göstermek için basınç testi sırasında tek kullanımlık, kağıt nem şeritler kullanmayı düşünün. </li><li> Muhafazalar basınç testi geçtikten sonra, muhafazalar içinde SCUVA bileşenlerini yerleştirin. </li><li> Kamera muhafazası takın yüksek yoğunluklu deşarj (HID) hafif bölmeler. Işıkları doğrudan önde kamera ve operatör alanı aydınlatmak şekilde odaklı ve kolları ve kamera kontrollerinin çalışma kavrama sağlayacak şekilde karışmaz emin olun. </li><li> Düşük ışık ortamında, lazer ışını, lazer konut yüklü optik lens göre hizalı olduğundan emin olun. Düzgün hizalanmış ışık, lazer / lens kombinasyonu kamera muhafazası dik odaklı dikey bir sayfa yaratacaktır. Güvenliğiniz için, lazer sac yönünü belirlemek için, bir kağıt ısıya duyarlı sayfasını kullanabilirsiniz. </li&gt; <li> SCUVA ekleri ve sert, genişletilebilir kolu kullanarak lazer konut ve kamera muhafazası, birbirine bağlayın. Gövdelerin sıkıca bağlı olduğunu ve yuvaları birbirine saygı ile döndürmek olamayacağını olun. Bu lazer sac ölçüm boyunca kameranın görüş alanına dik odaklı kalmasını kritik öneme sahiptir. </li><li> SCUVA mevcut yetenekleri nedeniyle, ölçüm dalış sadece lazer sac ile doğal ışık girişimi önlemek için, düşük ışık yerlerde veya gece yapılan olabilir. Bu nedenle, suya girmeden önce alacakaranlıkta kadar ya da daha sonra bekleyen tavsiye ederiz. </li><li> Suya girmeden önce kamera muhafazası açın. Kamera muhafazası, kamera muhafazası, nem halinde (LED ışıkları yanıp sönüyor) görsel uyarılar sağlar yerleşik bir elektronik nem sensörü vardır. Sensör, kamera muhafazası açıkken çalışır. </li><li> Kaptırın su SCUVA ve kendiniz kullanarak aparat takınbir çizgi. Cihazın takılı sonra, SCUVA, cihazın yüzerlik özelliklerini belirlemek için bırakın. Yüzerlik özelliklerine bağlı olarak, kaldırma kuvveti köpük eklemek veya nötr yüzerlik sağlamak ve su cihazın dönüşü önlemek için bir ya da iki yuvaları ağırlıkları yol. </li><li> Sonra, lazer açın ve cihazın sabit tutun. Dalgıç dalgıç bağlı akımlarının ölçümü en aza indirmek için yeteri kadar uzatılabilir kolu kullanarak lazer yerleştirin. Hedefe yakın dalgıç bağlı mı döküldüğü herhangi bir ölçüm hatası tanıtmak ve sonraki analiz için kullanılmaz. Kamera zoom görünüm çerçeveleri hedef alan ve çevresindeki sıvıdan kadar ayarlayın. </li><li> Cihazın sabit tutarken parçacıklar keskin görünür ve odak kadar video kamera, lazer kağıda odağı. Lazer sac uçak odak sonra manuel netleme modu için kamera geçin. Bu kamera alanında görünen herhangi bir nesne refocusing önleyeceklazer sac bulanık parçacıkları, ölçüm sırasında görüntüleyebilirsiniz. </li><li> SCUVA kalibre etmek için, lazer sac bilinen boyutları ile video kameranın görüş alanı içinde bir nesne yerleştirin. Birkaç saniye boyunca kaydedin. Dalıştan sonra, bir görüntü, görüntüleme alanında cm piksel birimleri dönüştürür bir kalibrasyon sabiti belirlemek için bu video dizisi çıkartılacaktır. Herhangi bir zamanda operatör görüntüleme alanında dalış sırasında yeniden pozisyon uzatılabilir kol veya kamera zum değişen ayarlar varsa, 12 ve 13. adımları tekrar edilmesi gerekir. </li><li> Çalışma derinliği azalan dalış başlayın. Bir hedef bulma üzerine, çevre toplu akış özellikleri tespit edilmesi gerekmektedir. Varsa, akım yönü ölçümleri sırasında hedef göre aparat ve dalgıç konumlandırma belirleyecektir. Hedef çevresindeki toplu akış yönü kabarcıkları dalgıç ekshale gözlemleyerek ve onların yanal hareket belirterek anlaşılmaktadır. Içindekabarcıkları yanı sıra, küçük bir miktar (yani, floresein) floresan boya akım yönünü belirlemek için çıkacak. Dalgıç dalgıç akışı DPIV ölçüm hata kaynağı olabilir bu yana, hedef yukarı yer olmamalıdır. Buna ek olarak, lazer sac böylece DPIV hataları en aza indirerek, lazer sac içinde partikül kalma süresi maksimize şekilde akım yönüne paralel olarak yerleştirilmiş olmalıdır. Ancak herhangi bir akım veya toplu akış varsa, dalgıç ve hedefe göre SCUVA konumlandırma sınırsız. </li><li> Pozisyonu SCUVA aydınlatmak ve bir hedef etrafında sıvı hareket kaydetmek için. Hareketsiz kalarak hareketli bir hedef etrafındaki akışı kaydetmek için çalışan ilk tahmin edilen konumu, hedef konumu ve ardından pozisyonu SCUVA tahmin. Hedef, kamera görüş alanı üzerinden hareket ettikçe, kayıt başlar. Video kamera ve hedef hareketsiz ise, hedef ve çevresindeki sıvıdan çerçeveye# X2019; s alanında hareketsiz kalan kayıt sırasında görüntülemek ve başlamak. Operatör, video kaydı sırasında hatalı DPIV sonuçları bu hareketleri sonucu bu yana dönme ve out-of-düzlemi hareketlerden kaçınmalıdır. Bu nedenle, ölçümler sırasında toplanan dönme ve dışarı düzlem dalgıç hareketleri daha fazla veri analizi için kullanılabilir olmaz. </li><li> Video koleksiyonunuzu tamamlandıktan sonra, SCUVA tüm bileşenleri kapatın ve retrakte pozisyonda lazer kolu geri. SCUVA sudan çıkarın ve kol, kamera ve lazer yuvaları ayırmak. Durulayın ya da aparatın paslanmasını önlemek için kurumadan taze su aparatı emmek. Gövdelerin kurutulur sonra yuvaları bileşenleri kaldırmak ve şarj ve başka bir dalış için gerekli olan pilleri değiştirin. </li><li> Bir bilgisayara bağlayın ve video kamera, bir HD video yazılım paketi (örneğin, Adobe Premiere Pro ya da iMovie) kullanarak HD kaset video ayıklamak. Video ayıklanır sonra, aralık belirlemekvideo DPIV analizi için bir dizi görüntüyü dönüştürülecek. Piksel en boy oranları ve çıkarılan görüntü boyutları HD video ayarlarını uygun olduğundan emin olun. </li><li> Bu görüntüler bir DPIV işleme programı (yani, Davis veya MatPIV) ithal edilmektedir. Kalibrasyon sabiti ve DPIV yazılım paketi istenirse görüntü yakalama parametreleri düzgün seçiminden sonra, hız alanları, ardışık parçacık görüntüler oluşturulabilir. Ölçümlerin kalitesi ve türleri bağlı olarak ek post-processing adımlar, aynı zamanda uygulanabilir. 3 </li></ol> Temsilcisi Sonuçlar: Protokolü doğru yapıldığında, hedef etrafındaki parçacık görüntülerin keskin ve ayırt etmek kolay olacaktır. SCUVA video kamera (Şekil 1A) ve bir DPIV işleme yazılım paketi, hedef etrafındaki akışı (Şekil 1B) hızı alanları yerinde yakalanan parçacık alanları kullanarak ortaya çıkacaktır. Veloci Vektörlerty alan yerel akış hızının büyüklüğü ve yönü göstermektedir. Yeterli video görüntülerin bir zaman serisi sağlamak için toplanır, bir zaman serisi hız alanları da tespit edilebilir. <img src="/files/ftp_upload/2615/2615fig1.jpg" alt="Şekil 1"/> Şekil 1 Aurelia labiata çevreleyen yerinde parçacık alanlar (A) ölçülmüştür. Akış yönü ve büyüklüğü gösteren sarı vektörlerle Sorumlu hız alan (B). <img src="/files/ftp_upload/2615/2615fig2.jpg" alt="Şekil 2"/> Mastigias sp çevreleyen yerinde parçacık alanlarına Şekil 2 ve Solmissus sp (A ve B, sırasıyla). A kırmızı ok, zor parçacıklar ve hedef arasında ayrım yapma, görüntü doygunluğu sonuçları yüksek yansıtma bir bölge olduğunu gösterir. B Kırmızı ok, akış hızı o zaman sonuç şeritli bir bölge olduğunu gösteriryeterince yüksek bir frekansta örneklenmiş.

<ol>
	<li>Adrian, R. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Particle-imaging+techniques+for+experimental+fluid+mechanics.">Particle-imaging techniques for experimental fluid mechanics.</a> Ann. Rev. Fluid Mech. 23, 261-304 (1991).</li><li>Willert, C. E., Gharib, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Digital+particle+image+velocimetry.">Digital particle image velocimetry.</a> Exp. Fluids. 10, 181-193 (1991).</li><li>Raffel, M., Willert, C., Wereley, S., Kompenhans, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Particle Image Velocimetry: A Practical Guide. , (2007).</li><li>Agrawal, Y. C., Pottsmith, H. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Laser+diffraction+particle+sizing+in+STRESS.">Laser diffraction particle sizing in STRESS.</a> Cont. Shelf Res. 14, 1101-1121 (1994).</li><li>Katz, J., Donaghay, P. L., Zhang, J., King, S., Russell, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Submersible+holocamera+for+detection+of+particle+characteristics+and+motions+in+the+ocean.">Submersible holocamera for detection of particle characteristics and motions in the ocean.</a> Deep Sea Res. 46, 1455-1481 (1999).</li><li>Katija, K., Dabiri, J. O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In+situ+field+measurements+of+aquatic+animal-fluid+interactions+using+a+self-contained+underwater+velocimetry+apparatus+(SCUVA).">In situ field measurements of aquatic animal-fluid interactions using a self-contained underwater velocimetry apparatus (SCUVA).</a> Limnol. Oceanogr.-Meth. 6, 162-171 (2008).</li></ol>

Çıkar çatışması ilan etti.

Alanında olası bir kısıtlama dijital parçacık görüntü velosimetri (DPIV) uygulanması için gerekli akışı içinde parçacıklar, ihtiyaç vardır. Kıyı su, asılı partikül madde boyutları, çapı 10 mm ve 0.002 mm 3 başına 10 arasındaki konsantrasyonlarda sipariş üzerine sergiler. Parçacıklar ekim okyanus suyunda DPIV gerçekleştirmek için yeterli varlığını doğrulamak parçacık tespiti için bir dalgıç holocamera kullanarak 4 Ek çalışmalar . 5, açık deniz ve kıyı okyanus dalış sırasında, parçacık yoğunlukları ve boyutlarını yerinde DPIV yürütmek için bir kısıtlama olmadığını bulduk . Kenara parçacık yoğunlukları ve boyutları, DPIV ölçümleri ile ilgili bir başka endişe partikül konsantrasyonlarının homojenlik. Niteliksel bir sorgulama penceresi içinde bir bölgede diğerinden daha büyük parçacık konsantrasyonları varsa, hız büyüklüğü D tarafından oluşturulanPIV analizi yüksek partikül konsantrasyonları ile bölgeye yönelik önyargılı olacaktır. Bu nedenle, partikül konsantrasyonu değişkenliği en aza SCUVA ölçümleri yapılmalıdır. Biz thatcle konsantrasyonları, dalgıç su sütunun ortasında askıya Dalışlar sırasında nispeten sabit olan partikül konsantrasyonları boyunca görece sabit olduğu bulundu. Ancak, bentik ortamlarda partikül alanları, deniz yere yakın çevre ya da dalgıç bağlı akar partiküllerin havaya karışmasından dolayı homojen bir potansiyele sahip. Bentik ortamlarda ölçümler sırasında parçacıkların kesintileri en aza indirmek için alınması gerekir. Yazarların bilgi için, homojen olmayan partikül konsantrasyon alanları tarafından oluşturulan hataları resmi bir analiz laboratuar veya saha koşullarında da yapılmış değil, ayrı bir yayın üzerinde daha fazla düşünülmesi için bir konu olmalıdır. Hazırlanması ve zaman birkaç farklı konular göz önünde bulundurulmalıdırprotokolü kullanılarak yerinde deneyler yürütmek. Kaydederken, operatör sabit kalır ve tüm out-of-düzlem ve dönme hareketi kaçınmaları talimatı verilir. Bu istek, pratikte, teoride basit ama zor olduğunu ve bu ölçümler başarıyla tamamlanması için ileri dalış beceri gerektirir. Out-of düzlem ve dönme hareketleri, hatalı DPIV veri operatör sonucu. Ancak, düzlem hareketleri, ev yazılımını kullanarak düzeltilebilir. 6 operatör SCUVA ölçüm verimliliğini en üst düzeye çıkarmak için kullanmadan önce birkaç dalış için yüzerlik kontrol uygulaması tavsiye edilir . Yüzerlik hususlar yanı sıra, operatör, hedef akış yönü farkında olmalıdır. Lazer sayfasına göre düzlem-dışı seyahat Akımları güvenilir DPIV sonuç vermeyecektir ve operatörü yönlendirmek SCUVA en etkili bu akımlarını yakalamak için. Buna ek olarak, hedefe göre dalgıç pozisyonu selecte olmalıdırd ölçümlerde dalgıç bağlı akışını en aza indirmek için. Diver-indüklenen akışı hedef akımında hata tanıtır ve dalgıç etkileri şunlardır ölçümleri daha fazla analiz için kullanılmamalıdır. Hedef son derece yansıtıcı bir yüzey olması halinde, hedef etrafındaki sıvı bölge zor çevreleyen sıvının (kırmızı ok Şekil 2A ile gösterilen bölge) yakındaki bireysel partikülleri ayırmak için, ışıklı olacaktır. Filtreler veya polarize video kamera sensörü tarafından yakalanan lazer ışık yoğunluğunu azaltmak için lazer veya kamera muhafazaları eklenebilir. Lojistik kısıtlamalar ve ekipman, ev yazılımını kullanarak görüntüleri post-processing erişimin sınırlı olması nedeniyle bu mümkün değilse görüntüleri hedefe yakın yükseltilmiş piksel yoğunlukları çıkarılarak yeterli düzeltme sağlayabilir. DPIV veri kalitesini etkileyen bir diğer dikkate parçacık çizgiler var olup olmadığını. Eğer parçacıkalanları şeritli bölgeleri (kırmızı ok Şekil 2B ile gösterilen), video kamera, bu yüksek hızları çözmek için çok düşük bir kare hızında kayıt. Kare hızını artırarak, parçacık şeritli azaltılabilir. Ancak, ışık, video kamera sensörü ulaşan ve parçacık alan sönük görünmesine neden olmaktadır azalmaya neden olur. Video kamera diyafram ayarlarını elle ayarlamak için yeteneği varsa, parçacık alan karartma önlemek için diyafram ayarını artırmak. En uygun cihaz ayarlarını belirlenmesi başarılı veri toplama önce SCUVA ile birden fazla dalış gerekebilir.

quantitatively measuring in situ flows using a self-contained underwater velocimetry apparatus (scuva)

Doğrudan bir sıvı ortamda hız alanları ölçmek için yetenek, oşinografi, ekoloji, biyoloji, ve akışkanlar mekaniği gibi çok çeşitli alanlarda çalışmalar için ampirik veri sağlamak için gerekli. Alan ölçümleri, çevre koşulları, hayvan kullanılabilirlik ve sahada uyumlu ölçüm teknikleri için ihtiyaç gibi pratik zorlukları tanıtmak. Bu zorlukları önlemek için, bilim adamları, genellikle hayvansal sıvı etkileşimleri çalışmak için kontrollü laboratuar ortamlarında kullanabilirsiniz. Ancak, bir laboratuarda yapılan ölçümler (alanında oluşur yani), doğal davranış hesapladığım olup olmadığını sorgulamaya mantıklı. Bu nedenle, yerinde kantitatif akış ölçümleri doğal ortamda hayvan yüzme doğru tanımlamak için ihtiyaç vardır. Biz kendi kendine yeten, yüzeye herhangi bir bağlantı bağımsız çalışan bir taşınabilir aygıt tasarlanmış ve akış alanında surrou kantitatif ölçümler sağlayabilirBir hayvan bulgu. Bu cihaz, kendi kendine yeten bir sualtı velosimetri cihazları (SCUVA), 40 m. derinliklerinde tek bir scuba dalgıcı tarafından kontrol edilebilir Laboratuar ölçümleri ile karşılaştırıldığında, saha koşulları, ek konuları ve hazırlık doğasında eklendi karmaşıklığı nedeniyle gereklidir. Bu değerlendirmeler, ancak yüzme hedefler, mevcut doğal asılı partikül ve ilgi akışına göre SCUVA yönü pozisyonu tahmin operatör hareket, bunlarla sınırlı değildir. Aşağıdaki protokol, bu ortak alanda sorunlara hitap eden ve ölçüm başarı en üst düzeye çıkarmak için tasarlanmıştır.

Watch this Scientific Journal Video about Quantitatively Measuring In situ Flows using a Self-Contained Underwater Velocimetry Apparatus SCUVA at JoVE.com

Quantitatively Measuring In situ Flows using a Self-Contained Underwater Velocimetry Apparatus SCUVA

Bu protokol yerinde hayvan oluşturulan akımlarının ölçümü için tasarlanmış bir kendi kendine yeten sualtı velosimetri cihazları (SCUVA) nasıl kullanılacağı hakkında yönergeler sağlar. Buna ek olarak, bu protokol tarla koşullarında yarattığı zorluklar adresleri ve operatör hareket, hayvanlar konumu, tahmin ve SCUVA yönü içerir.

Kantitatif Ölçüm In situ</emBağımsız Sualtı velosimetri Aparatı (SCUVA)> Akımlar

The ability to directly measure velocity fields in a fluid environment is necessary to provide empirical data for studies in fields as diverse as ...

quantitatively-measuring-situ-flows-using-self-contained-underwater

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Quantitatively Measuring In situ Flows using a Self-Contained Underwater Velocimetry Apparatus (SCUVA)

12.9K Görüntüleme.  Woods Hole Oceanographic Institution. Bu protokol yerinde hayvan oluşturulan akımlarının ölçümü için tasarlanmış bir kendi kendine yeten sualtı velosimetri cihazları (SCUVA) nasıl kullanılacağı hakkında yönergeler sağlar. Buna ek olarak, bu protokol tarla koşullarında yarattığı zorluklar adresleri ve operatör hareket, hayvanlar konumu, tahmin ve SCUVA yönü içerir.

Video: Quantitatively Measuring In situ Flows using a Self-Contained Underwater Velocimetry Apparatus SCUVA

Fabrication, Operation and Flow Visualization in Surface-acoustic-wave-driven Acoustic-counterflow Microfluidics

Surface acoustic waves (SAWs) can be used to drive liquids in portable microfluidic chips via the acoustic counterflow phenomenon. In this video we present the fabrication protocol for a multilayered SAW acoustic counterflow device. The device is fabricated starting from a lithium niobate (LN) substrate onto which two interdigital transducers (IDTs) and appropriate markers are patterned. A polydimethylsiloxane (PDMS) channel cast on an SU8 master mold is finally bonded on the patterned substrate. Following the fabrication procedure, we show the techniques that allow the characterization and operation of the acoustic counterflow device in order to pump fluids through the PDMS channel grid. We finally present the procedure to visualize liquid flow in the channels. The protocol is used to show on-chip fluid pumping under different flow regimes such as laminar flow and more complicated dynamics characterized by vortices and particle accumulation domains.

In this video we first describe fabrication and operation procedures of a surface acoustic wave (SAW) acoustic counterflow device. We then demonstrate an experimental setup that allows for both qualitative flow visualization and quantitative analysis of complex flows within the SAW pumping device.

Yüzey-akustik dalga odaklı Akustik-ters akışlı Mikroakiskan Fabrikasyon, İşletme ve Akış Görselleştirme

Surface acoustic waves (SAWs) can be used to drive liquids in portable microfluidic chips via the acoustic counterflow phenomenon. In this video we ...

Mühendislik

VacuSIP, an Improved InEx Method for In Situ Measurement of Particulate and Dissolved Compounds Processed by Active Suspension Feeders

Benthic suspension feeders play essential roles in the functioning of marine ecosystems. By filtering large volumes of water, removing plankton and detritus, and excreting particulate and dissolved compounds, they serve as important agents for benthic-pelagic coupling. Accurately measuring the compounds removed and excreted by suspension feeders (such as sponges, ascidians, polychaetes, bivalves) is crucial for the study of their physiology, metabolism, and feeding ecology, and is fundamental to determine the ecological relevance of the nutrient fluxes mediated by these organisms. However, the assessment of the rate by which suspension feeders process particulate and dissolved compounds in nature is restricted by the limitations of the currently available methodologies. Our goal was to develop a simple, reliable, and non-intrusive method that would allow clean and controlled water sampling from a specific point, such as the excurrent aperture of benthic suspension feeders, in situ. Our method allows simultaneous sampling of inhaled and exhaled water of the studied organism by using minute tubes installed on a custom-built manipulator device and carefully positioned inside the exhalant orifice of the sampled organism. Piercing a septum on the collecting vessel with a syringe needle attached to the distal end of each tube allows the external pressure to slowly force the sampled water into the vessel through the sampling tube. The slow and controlled sampling rate allows integrating the inherent patchiness in the water while ensuring contamination free sampling. We provide recommendations for the most suitable filtering devices, collection vessel, and storing procedures for the analyses of different particulate and dissolved compounds. The VacuSIP system offers a reliable method for the quantification of undisturbed suspension feeder metabolism in natural conditions that is cheap and easy to learn and apply to assess the physiology and functional role of filter feeders in different ecosystems.

VacuSIP, an Improved InEx Method for In Situ Measurement of Particulate and Dissolved Compounds Processed by Active Suspension Feeders

We introduce the VacuSIP, a simple, non-intrusive, and reliable method for clean and accurate point sampling of water. The system was developed and evaluated for the simultaneous collection of the water inhaled and exhaled by benthic suspension feeders in situ, to cleanly measure removal and excretion of particulate and dissolved compounds.

VacuSIP, bir Geliştirilmiş INEX Yöntemi için<em&gt; In Situ</em&gt; Partikül Ölçümü ve Çözünmüş bileşikler Aktif Süspansiyon besleme üniteleri İşlenmiş

Benthic suspension feeders play essential roles in the functioning of marine ecosystems. By filtering large volumes of water, removing plankton and ...

Çevre

Image-based Lagrangian Particle Tracking in Bed-load Experiments

Image analysis has been increasingly used for the measurement of river flows due to its capabilities to furnish detailed quantitative depictions at a relatively low cost. This manuscript describes an application of particle tracking velocimetry (PTV) to a bed-load experiment with lightweight sediment. The key characteristics of the investigated sediment transport conditions were the presence of a covered flow and of a fixed rough bed above which particles were released in limited number at the flume inlet. Under the applied flow conditions, the motion of the individual bed-load particles was intermittent, with alternating movement and stillness terms. The flow pattern was preliminarily characterized by acoustic measurements of vertical profiles of the stream-wise velocity. During process visualization, a large field of view was obtained using two action-cameras placed at different locations along the flume. The experimental protocol is described in terms of channel calibration, experiment realization, image pre-processing, automatic particle tracking, and post-processing of particle track data from the two cameras. The presented proof-of-concept results include probability distributions of the particle hop length and duration. The achievements of this work are compared to those of existing literature to demonstrate the validity of the protocol.

The manuscript presents a protocol for the conduction of bed-load sediment transport experiments where the moving particles are tracked by image analysis. The experimental facility, the procedures for run realization and data processing, and finally some proof-of-concept results are presented here.

Yatak Yüklü Deneylerde Görüntü Tabanlı Lagrangian Parçacık İzleme

Image analysis has been increasingly used for the measurement of river flows due to its capabilities to furnish detailed quantitative depictions at a ...

Continuous Instream Monitoring of Nutrients and Sediment in Agricultural Watersheds

Pollutant concentrations and loads in watersheds vary considerably with time and space. Accurate and timely information on the magnitude of pollutants in water resources is a prerequisite for understanding the drivers of the pollutant loads and for making informed water resource management decisions. The commonly used &#34;grab sampling&#34; method provides the concentrations of pollutants at the time of sampling (i.e., a snapshot concentration) and may under- or overpredict the pollutant concentrations and loads. Continuous monitoring of nutrients and sediment has recently received more attention due to advances in computing, sensing technology, and storage devices. This protocol demonstrates the use of sensors, sondes, and instrumentation to continuously monitor in situ nitrate, ammonium, turbidity, pH, conductivity, temperature, and dissolved oxygen (DO) and to calculate the loads from two streams (ditches) in two agricultural watersheds. With the proper calibration, maintenance, and operation of sensors and sondes, good water quality data can be obtained by overcoming challenging conditions such as fouling and debris buildup. The method can also be used in watersheds of various sizes and characterized by agricultural, forested, and/or urban land.

With the advancement of technology and the rise in end-user expectations, the need and use of higher temporal resolution data for pollutant load estimation has increased. This protocol describes a method for continuous in situ water quality monitoring to obtain higher temporal resolution data for informed water resource management decisions.

Besin ve tortu tarım havza içinde sürekli Instream izleme

Pollutant concentrations and loads in watersheds vary considerably with time and space. Accurate and timely information on the magnitude of pollutants in ...

Visualizing Hyporheic Flow Through Bedforms Using Dye Experiments and Simulation

Advective exchange between the pore space of sediments and the overlying water column, called hyporheic exchange in fluvial environments, drives solute transport in rivers and many important biogeochemical processes. To improve understanding of these processes through visual demonstration, we created a hyporheic flow simulation in the multi-agent computer modeling platform NetLogo. The simulation shows virtual tracer flowing through a streambed covered with two-dimensional bedforms. Sediment, flow, and bedform characteristics are used as input variables for the model. We illustrate how these simulations match experimental observations from laboratory flume experiments based on measured input parameters. Dye is injected into the flume sediments to visualize the porewater flow. For comparison virtual tracer particles are placed at the same locations in the simulation. This coupled simulation and lab experiment has been used successfully in undergraduate and graduate laboratories to directly visualize river-porewater interactions and show how physically-based flow simulations can reproduce environmental phenomena. Students took photographs of the bed through the transparent flume walls and compared them to shapes of the dye at the same times in the simulation. This resulted in very similar trends, which allowed the students to better understand both the flow patterns and the mathematical model. The simulations also allow the user to quickly visualize the impact of each input parameter by running multiple simulations. This process can also be used in research applications to illustrate basic processes, relate interfacial fluxes and porewater transport, and support quantitative process-based modeling.

This manuscript describes how to create regular bedforms in a flume, visualize flow through the bedforms, and use computer simulations to simulate the hyporheic flow. The computer simulations compare well with the experimental observations. This coupled simulation and experiment is well-suited for both research and educational purposes.

Boya Deneyler ve Simülasyonu kullanarak yatak oluşumları sayesinde Hyporheic Akışı görselleştirme

Advective exchange between the pore space of sediments and the overlying water column, called hyporheic exchange in fluvial environments, drives solute ...

Design and Use of an Apparatus for Quantifying Bivalve Suspension Feeding at Sea

As shellfish aquaculture moves from coastal embayments and estuaries to offshore locations, the need to quantify ecosystem interactions of farmed bivalves (i.e., mussels, oysters, and clams) presents new challenges. Quantitative data on the feeding behavior of suspension-feeding mollusks is necessary to determine important ecosystem interactions of offshore shellfish farms, including their carrying capacity, the competition with the zooplankton community, the availability of trophic resources at different depths, and the deposition to the benthos. The biodeposition method is used to quantify feeding variables in suspension-feeding bivalves in a natural setting and represents a more realistic proxy than laboratory experiments. This method, however, relies upon a stable platform to satisfy the requirements that water flow rates supplied to the shellfish remain constant and the bivalves are undisturbed. A flow-through device and process for using the biodeposition method to quantify the feeding of bivalve mollusks were modified from a land-based format for shipboard use by building a two-dimensional gimbal table around the device. Planimeter data reveal a minimal pitch and yaw of the chambers containing the test shellfish despite boat motion, the flow rates within the chambers remain constant, and operators are able to collect the biodeposits (feces and pseudofeces) with sufficient consistency to obtain accurate measurements of the bivalve clearance, filtration, selection, ingestion, rejection, and absorption at offshore shellfish aquaculture sites.

A flow-through device for using the biodeposition method to quantify filtration and feeding behavior of bivalve mollusks was modified for shipboard use. A two-dimensional gimbal table built around the device isolates the apparatus from boat motion, thereby allowing the accurate quantification of bivalve filtration variables at offshore shellfish aquaculture sites.

Tasarım ve deniz kabuklu süspansiyon besleme miktarının için bir aparat kullanımı

As shellfish aquaculture moves from coastal embayments and estuaries to offshore locations, the need to quantify ecosystem interactions of farmed bivalves ...

Visualization of Flow Field Around a Vibrating Pipeline Within an Equilibrium Scour Hole

An experimental method is presented in this paper to facilitate visualization of the detailed flow fields and determination of the near-boundary shear and normal stresses within an equilibrium scour hole induced by a vibrating pipeline. This method involves the implementation of a pipeline vibration system in a straight flume, a time-resolved particle image velocimetry (PIV) system for pipeline displacement tracking and flow fields measurements. The displacement time-series of the vibrating pipeline are obtained by using the cross-correlation algorithms. The steps for processing raw particle laden images obtained by using the time-resolved PIV are described. The detailed instantaneous flow fields around the vibrating pipeline at different vibrating phases are calculated by using a multiple-time-interval cross-correlation algorithm to avoid displacement bias error in the flow regions with a large velocity gradient. By applying the wavelet transform technique, the captured images that have the same vibrating phase are accurately cataloged before the phase-averaged velocity fields are obtained. The key advantages of the flow measurement technique described in this paper are that it has a very high temporal and spatial resolution and can be simultaneously used to obtain the pipeline dynamics, flow fields, and near-boundary flow stresses. By using this technique, more in-depth studies of the 2-dimensional flow field in a complex environment, such as that around a vibrating pipeline, can be conducted to better understand the associated sophisticated scour mechanism.

The goal of the protocol is to enable visualization of the detailed flow fields and determination of the near-boundary shear and normal stresses within an equilibrium scour hole induced by a vibrating pipeline.

Bir Denge Scour Hole Içinde Titreşimli Boru Hattı Etrafında Akış Alanı Görselleştirme

An experimental method is presented in this paper to facilitate visualization of the detailed flow fields and determination of the near-boundary shear and ...

Measurements of Waves in a Wind-wave Tank Under Steady and Time-varying Wind Forcing

This manuscript describes an experimental procedure that allows obtaining diverse quantitative information on temporal and spatial evolution of water waves excited by time-dependent and steady wind forcing. Capacitance-type wave gauge and Laser Slope Gauge (LSG) are used to measure instantaneous water surface elevation and two components of the instantaneous surface slope at a number of locations along the test section of a wind-wave facility. The computer-controlled blower provides airflow over the water in the tank whose rate can vary in time. In the present experiments, the wind speed in the test section initially increases quickly from rest to the set value. It is then kept constant for the prescribed duration; finally, the airflow is shut down. At the beginning of each experimental run, the water surface is calm and there is no wind. Operation of the blower is initiated simultaneously with the acquisition of data provided by all sensors by a computer; data acquisition continues until the waves in the tank fully decay. Multiple independent runs performed under identical forcing conditions allow determining statistically reliable ensemble-averaged characteristic parameters that quantitatively describe wind-waves&#39; variation in time for the initial development stage as a function of fetch. The procedure also allows characterizing the spatial evolution of the wave field under steady wind forcing, as well as decay of waves in time, once the wind is shut down, as a function of fetch.

This manuscript describes a fully computer-controlled procedure that allows obtaining reliable statistical parameters from experiments of water waves excited by steady and unsteady wind forcing in a small-scale facility.

Sürekli ve zaman değişen Rüzgar zorlama altında bir rüzgar dalga Tank dalgalar ölçümleri

This manuscript describes an experimental procedure that allows obtaining diverse quantitative information on temporal and spatial evolution of water ...

Simultaneous Measurement of Turbulence and Particle Kinematics Using Flow Imaging Techniques

Numerous problems in scientific and engineering fields involve understanding the kinematics of particles in turbulent flows, such as contaminants, marine micro-organisms, and/or sediments in the ocean, or fluidized bed reactors and combustion processes in engineered systems. In order to study the effect of turbulence on the kinematics of particles in such flows, simultaneous measurements of both the flow and particle kinematics are required. Non-intrusive, optical flow measurement techniques for measuring turbulence, or for tracking particles, exist but measuring both simultaneously can be challenging due to interference between the techniques. The method presented herein provides a low cost and relatively simple method to make simultaneous measurements of the flow and particle kinematics. A cross section of the flow is measured using a particle image velocimetry (PIV) technique, which provides two components of velocity in the measurement plane. This technique utilizes a pulsed-laser for illumination of the seeded flow field that is imaged by a digital camera. The particle kinematics are simultaneously imaged using a light emitting diode (LED) line light that illuminates a planar cross section of the flow that overlaps with the PIV field-of-view (FOV). The line light is of low enough power that it does not affect the PIV measurements, but powerful enough to illuminate the larger particles of interest imaged using the high-speed camera. High-speed images that contain the laser pulses from the PIV technique are easily filtered by examining the summed intensity level of each high-speed image. By making the frame rate of the high-speed camera incommensurate with that of the PIV camera frame rate, the number of contaminated frames in the high-speed time series can be minimized. The technique is suitable for mean flows that are predominantly two-dimensional, contain particles that are at least 5 times the mean diameter of the PIV seeding tracers, and are low in concentration.

The technique described herein offers a low cost and relatively simple method to simultaneously measure particle kinematics and turbulence in flows with low particle concentrations. The turbulence is measured using particle image velocimetry (PIV), and particle kinematics are calculated from images obtained with a high-speed camera in an overlapping field-of-view.

Eş zamanlı ölçüm türbülans ve akış görüntüleme teknikleri kullanarak parçacık kinematik

Numerous problems in scientific and engineering fields involve understanding the kinematics of particles in turbulent flows, such as contaminants, marine ...

Measuring Turbulent Flows

Source: Ricardo Mejia-Alvarez and Hussam Hikmat Jabbar, Department of Mechanical Engineering, Michigan State University, East Lansing, MI
Turbulent flows exhibit very high frequency fluctuations that require instruments with high time-resolution for their appropriate characterization. Hot-wire anemometers have a short enough time-response to fulfill this requirement. The purpose of this experiment is to demonstrate the use of hot-wire anemometry to characterize a turbulent jet.
In this experiment, a previously calibrated hot-wire probe will be used to obtain velocity measurements at different positions within the jet. Finally, we will demonstrate a basic statistical analysis of the data to characterize the turbulent field.

Measuring Turbulent Flows Using Hot-Wire Anemometers

Source: Ricardo Mejia-Alvarez and Hussam Hikmat Jabbar, Department of Mechanical Engineering, Michigan State University, East Lansing, MI
Turbulent flows ...

Kantitatif Ölçüm In situ Akımlar

Özet

Daha Fazla Video Keşfet

Bu videodaki bölümler