Name: echo particle image velocimetry
Uploaded: 2012-12-27T12:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Echo Particle Image Velocimetry at JoVE.com

Författarna erkänner tacksamt stöd av National Science Foundation, CBET0846359 bevilja bildskärm Horst Henning Winter.

1. Skapa en mätbar flöde <ol><li> EPIV validering mätningar kommer att demonstreras i rör flöde av en glycerin vattenlösning (50% glycerin - 50% vatten). En schematisk bild av experimentuppställningen visas i fig 1. </li><li> Ihåliga glassfärer med en nominell diameter av 10 | im sattes till vätskan vid en koncentration av ca 17 viktdelar per miljon. De ihåliga glassfärer tjänar som ultraljudkontrastmedel, och deras storlek och täthet väljs så att de passivt följer vätskeflödet. <su...

<ol>
	<li>White, F. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Fluid Mechanics. , (1994).</li><li>Hak, M. G. a. d. -. e. l. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Flow Control: Passive, Active, and Reactive Flow Management. , (2000).</li><li>Kim, B. H., Hertzberg, J. R., Shandas, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Development+and+validation+of+echo+PIV.">Development and validation of echo PIV.</a> Exp. Fluids. 36, 455-462 (2004).</li><li>Zheng, H., Liu, L., Williams, L., Hertzberg, J. R., Lanning, C., Shandas, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Real+time+multicomponent+echo+particle+image+velocimetry+technique+for+opaque+flow+imaging.">Real time multicomponent echo particle image velocimetry technique for opaque flow imaging.</a> Appl. Phys. Lett. 88, 261915 (2006).</li><li>Beulen, B., Bijnens, N., Rutten, M., Brands, P., van de Vosse, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Perpendicular+ultrasound+velocity+measurement+by+2D+cross+correlation+of+RF+data.+Part+A:+validation+in+a+straight+tube.">Perpendicular ultrasound velocity measurement by 2D cross correlation of RF data. Part A: validation in a straight tube.</a> Exp. Fluids. 49, 1177-1186 (2010).</li><li>Poelma, C., Mari, J. M., Foin, N., Tang, M. -. X., Krams, R., Caro, C. G., Weinberg, P. D., Westerweel, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=3D+Flow+reconstruction+using+ultrasound+PIV.">3D Flow reconstruction using ultrasound PIV.</a> Exp. Fluids. 50, 777-785 (2011).</li><li>GE VINGMED ULTRASOUND A/A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Vivid 7/Vivid 7 PRO Userâ€™s Manual. , (1988).</li><li>Szabo, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Diagnostic Ultrasound Imaging: Inside Out. , (2004).</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></ol>

Rörelseresultatet protokoll för en eko partikel bild velocimetry (EPIV) system som kan förvärva tvådimensionella områden hastighet i optiskt ogenomskinliga vätskor eller genom optiskt ogenomskinliga geometrier beskrevs. Praktisk tillämpning av EPIV lämpar sig väl för studier av industriella och biologiska flödessystem, där flödet av ogenomskinliga vätskor sker i väldigt många program. Det särskilda systemet som presenteras här var målmedvetet byggt för att studera flödesegenskaperna hos flytande bi...

<table border="1"><tbody><tr><td> Namnet av reagenset </td><td> Företag </td><td> Katalognummer </td><td> Kommentarer (tillval) </td></tr><tr><td> Ultraljud maskin </td><td> GE </td><td> Vivid 7 Pro </td><td></td></tr><tr><td> Linjär Ultraljud Array </td><td> GE </td><td> 10 L </td><td></td></tr><tr><td> DC vattenpump </td><td> KNF </td><td> NF 10 KPDC </td><td></td></tr><tr><td> Vektor processprogrammet </td><td> Lavision </td><td> DAVIS 7,2 </td><td></td></tr><tr><td> Efterbearbetning Programvara </td><td> MathWorks </td><td> MATLAB 7,12 </td><td></td></tr><tr><td> Akryl Tubing </td><td> McMaster-Carr </td><td> 8486K531 </td><td></td></tr><tr><td> Ultraljudsgel </td><td> Parker </td><td> Aquasonic 100 </td><td></td></tr></tbody></table>

echo particle image velocimetry

Transporten av massa, rörelsemängd och energi i vätska strömmar slutligen bestäms av Spatiotemporal fördelningar av fluidhastigheten fältet. 1 således en förutsättning för att förstå, förutsäga och kontrollera strömmar är förmågan att mäta hastigheten fältet med tillräcklig rumslig och temporal upplösning. 2 för hastighet mätningar i optiskt opaka vätskor eller genom optiskt opaka geometrier, eko partikel bild Velocimetry (EPIV) är en attraktiv diagnostisk teknik för att generera &quot;momentana&quot; tvådimensionella områden hastighet. 3,4,5,6 I detta papper, drift protokollet för ett EPIV system byggt genom att integrera en kommersiell medicinsk ultraljud maskin 7 med en dator som kör kommersiell velocimetry partikel bild (PIV) programvara 8 beskrivs och mätningar validering i Hagen-Poiseuilles (dvs. laminärt rör) flödet redovisas . För EPIV åtgärdenment, är en fasstyrd sond ansluten till den medicinska maskinen ultraljud används för att generera en tvådimensionell ultraljudsbild genom pulsning de piezoelektriska sondelement vid olika tidpunkter. Varje sondelement sänder en ultraljudspuls i vätskan, och spårämnesförsök partiklar i fluiden (antingen naturligt förekommande eller ympade) återspeglar Ultraljudsekon tillbaka till sonden, där de registreras. Amplituden av de reflekterade ultraljudsvågorna och deras tidsfördröjning i förhållande till sändning används för att skapa vad som kallas B-mod (ljusstyrka) tvådimensionella ultraljudsbilder. Specifikt, är tidsfördröjningen som används för att bestämma positionen av spridaren i vätskan och amplituden används för att tilldela intensitet till spridaren. Den tid som krävs för att få en enda B-mode bilden, t bestäms av den tid det tar att pulsera samtliga delar av fasstyrda sonden. För att förvärva flera B-mode bilder, Bildhastigheten av systemet i bildrutor per sekund (fps) = 1 / &amp; deLTA, t. (Se 9 för en genomgång av ultraljudsundersökningar.) För en typisk EPIV experiment är bildfrekvensen mellan 20-60 fps beroende på flödesförhållanden och 100-1000 B-mode bilder av den geografiska fördelningen av spårämnet partiklarna i flödet förvärvas. Väl förvärvat är B-mode ultraljudsbilder överförs via en Ethernet-anslutning till dator med PIV kommersiell programvara. Med hjälp av PIV programmet, spårämne partikel fält förskjutning, D (x, y) [pixel], (där x och y betecknar horisontell och vertikal rumsliga position i ultraljudsbilden, respektive) förvärvas genom att korskorrelation algoritmer successiva ultraljud B- läget bilder. 10 Hastigheten fält, u (x, y) [m / s], bestäms från förskjutningar fälten veta tidssteg mellan bildpar, AT [s], och förstoringsgraden, M [m / pixel ], dvs, u (x, y) = MD (x, y) / AT. Tiden steg between bilder AT = 1/fps + D (x, y) / B, där B [pixlar / s] är den tid det tar för ultraljudssonden att svepa över bildens bredd. I den aktuella studien, M = 77 [im / pixel], fps = 49,5 [1 / s], och B = 25.047 [pixlar / s]. Väl förvärvat kan hastigheten fält analyseras för att beräkna flödet mängder av intresse.

En momentan eko partikel bild Velocimetry (EPIV) vektorfält visas i figur 3. Vektorn diagram visar hastighetsvektorer var fjärde kolumnen, och bakgrundsfärgen nivåkartan motsvarar hastigheten magnitud. En ensemble genomsnittlig vektor tomt genomsnitt över 1000 momentana EPIV vektor kurvor visas i figur 4. I överensstämmelse med strömning i rör, hastighetsvektorerna finns främst inom strömningsriktningen riktning de största hastigheterna sker vid rörets mittlinje och hastigh...

Watch this Scientific Journal Video about Echo Particle Image Velocimetry at JoVE.com

Echo Particle Image Velocimetry

Ett eko partikel bild Velocimetry (EPIV) system som kan förvärva tvådimensionella områden hastighet i optiskt opaka vätskor eller genom optiskt opaka geometrier beskrivs, och validering mätningar i rör flödet redovisas.

Echo Velocimetry Particle Image

The transport of mass, momentum, and energy in fluid flows is ultimately determined by spatiotemporal distributions of the fluid velocity field.1 ...

Research

Education

JoVE Journal

JoVE Core

Engineering

Physics

Mechanical Engineering

Unit 1

Kinematics of a Particle

Vectors and Scalars

SCIENTISTS IN ACTION

Gradient Echo Quantum Memory in Warm Atomic Vapor

Gradient Echo Quantum minne Warm Atomic Vapor

Gradient  echo memory (GEM) is a protocol for storing optical quantum states of light in  atomic ensembles. The primary motivation for such a technology ...

High-speed Particle Image Velocimetry Near Surfaces

High-speed Particle Image Velocimetry Nära Ytor

Multi-dimensional and transient flows play a key role in many areas of science, engineering, and health sciences but are often not well understood. The ...

Using Neutron Spin Echo Resolved Grazing Incidence Scattering to Investigate Organic Solar Cell Materials

Användning av Neutron Spin Echo löste betesincidensspridning för att undersöka organiska solcellsmaterial

The spin echo resolved grazing incidence scattering (SERGIS) technique has been used to probe the length-scales associated with irregularly shaped ...

Characterization of Nanocrystal Size Distribution using Raman Spectroscopy with a Multi-particle Phonon Confinement Model

Karakterisering av nanokristallstorleksfördelning med användning av Raman-spektroskopi med en Multi-partikel Phonon Förlossning Modell

Analysis of the size distribution of nanocrystals is a critical requirement for the processing and optimization of their size-dependent properties. The ...

Development of an Experimental Setup for the Measurement of the Coefficient of Restitution under Vacuum Conditions

Utveckling av en experimentuppställning för mätning av Coefficient of Restitution under vakuumbetingelser

The Discrete Element Method is used for the simulation of particulate systems to describe and analyze them, to predict and afterwards optimize their ...

Three-dimensional Particle Tracking Velocimetry for Turbulence Applications: Case of a Jet Flow

Tredimensionell Partikel Tracking Velocimetry för turbulens Applications: Fallet med en Jet Flow

3D-PTV is a quantitative flow measurement technique that aims to track the Lagrangian paths of a set of particles in three dimensions using stereoscopic ...

Simultaneous Measurement of Turbulence and Particle Kinematics Using Flow Imaging Techniques

Samtidig mätning av turbulens och partikel kinematik använder Flow Imaging tekniker

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

3D Printing - Evaluating Particle Emissions of a 3D Printing Pen

3D-utskrift - Utvärdera partikelutsläpp av en 3D-utskriftspenna

Three-dimensional (3D) printing as a type of additive manufacturing shows continuing increase in application and consumer popularity. The fused filament ...

Study of Protein Dynamics via Neutron Spin Echo Spectroscopy

Study of Protein Dynamics via Neutron Spin Echo Spectroscopy

Studie av proteindynamik via neutronspinnekospektroskopi

Most human body proteins' activity and functionality are related to configurational changes of entire subdomains within the protein crystal structure. The ...

Deep Neural Networks for Image-Based Dietary Assessment

Djupa neurala nätverk för bildbaserad kostbedömning

Due to the issues and costs associated with manual dietary assessment approaches, automated solutions are required to ease and speed up the work and ...