PIVtechnieken

PIV-technieken, oftewel Particle Image Velocimetry, zijn optische methoden om snelheidvelden in vloeistoffen en gassen te meten. Tracerdeeltjes worden in de stroming gebracht en verlicht door een vlak laserlicht (laser sheet). Camera’s nemen achtereenvolgende beelden. De beelden worden verdeeld in kleine vensters en de patronen van deeltjes worden geanalyseerd met cross-correlatie. Uit de correlaties volgen snelheidsvectoren per venster, zodat een ruimtelijk veld van de stroming ontstaat.

Er bestaan diverse varianten. 2D-PIV levert de in-vlakcomponenten (u, v). Stereo-PIV berekent drie componenten (u, v, w) in het vlak met meerdere camera’s. Tomo-PIV (volumetrische PIV) reconstructeert een volledige 3D3C-velociteitsveld in een volume. Micro-PIV wordt toegepast in microkanalen; holografische PIV en digitale holografische PIV leveren volumetrische metingen. Tijd-resolved PIV (TR-PIV) registreert opeenvolgende frames met hoge framerates voor onstabiele stromingen.

Een PIV-setup omvat doorgaans een pulslaser, optica om een laser sheet te vormen, en één of meer cameras met synchronisatie. Seeding deeltjes worden in de stroming gebracht. Beelden worden geanalyseerd met cross-correlatie, vaak in meerdere passes en met afnemende venstergroottes. Calibratie van het optische systeem is essentieel, zeker bij stereo- of tomografische reconstructie. PIV levert niet-intrusieve veldinformatie, maar vereist goede optische toegang en representatieve seeding.

Toepassingen bestrijken aerodynamica, hydrodynamica, convectie in verbranding, industriële stromingen en biomedische flows. Voordelen zijn hoge ruimtelijke resolutie en volledige velden; nadelen zijn afhankelijkheid van seeding en helderheid, complexe data-analyse en hogere kosten bij volumetrische varianten.