Luchsinger
Distributore ufficiale per l’Italia
La PIV convenzionale acquisisce istanti di flusso separati da intervalli di tempo relativamente lunghi: una soluzione efficace per flussi stazionari o quasi-stazionari, ma insufficiente quando il fenomeno evolve su scala dei millisecondi. Turbolenza in transizione, vortici instabili, cicli motore e fenomeni aeroacustici richiedono una frequenza di acquisizione nell'ordine dei kHz. La PIV temporalmente risolta - time-resolved PIV o high-speed PIV - è la configurazione che rende accessibile questa dimensione temporale del campo di velocità.
Il principio di misura rimane identico alla PIV standard: illuminazione a piano laser, acquisizione di coppie di immagini delle particelle traccianti, correlazione incrociata per il calcolo del vettore di spostamento. Ciò che cambia radicalmente è l'hardware. I laser impulsati a doppia cavità Nd:YAG utilizzati nella PIV classica non sono adatti a frequenze superiori a poche decine di Hz: per raggiungere il kHz è necessario passare a laser a cavità singola ad alta ripetizione, con energia per impulso inferiore ma frequenza di fuoco compatibile con le esigenze temporali. Sul lato telecamera, i sensori CCD doppio-frame lasciano il posto a telecamere CMOS ad alta velocità con sensori ad alta sensibilità, in grado di acquisire migliaia di frame al secondo mantenendo un rapporto segnale-rumore accettabile.
La disponibilità di sequenze temporalmente risolte del campo di velocità apre l'accesso a grandezze derivate inaccessibili con la PIV standard: la vorticità istantanea e la sua evoluzione nel tempo, la pressione ricostruita per integrazione del campo di accelerazione, gli spettri di fluttuazione turbolenta, il tracciamento di strutture vorticose coerenti durante il loro ciclo di vita. Sono informazioni che cambiano la profondità dell'analisi fluidodinamica sperimentale.
Le applicazioni tipiche si concentrano dove la dinamica temporale è parte integrante del fenomeno fisico: aeroacustica e generazione di rumore aerodinamico, flusso in-cylinder in motori ottici con risoluzione del ciclo di aspirazione e compressione, instabilità in stadi di turbine e compressori, scie in transizione e distacco di vortici, flussi pulsatili in modelli vascolari per applicazioni biomediche.
Un aspetto rilevante per chi dispone già di un sistema PIV è la compatibilità modulare: in molti casi è possibile aggiornare un setup esistente con laser e telecamere ad alta velocità senza sostituire l'intera catena di acquisizione. Il team Luchsinger supporta il cliente nella valutazione della frequenza di acquisizione necessaria in funzione del fenomeno da studiare, nella selezione dei componenti compatibili e nella pianificazione di un eventuale upgrade progressivo dell'investimento.
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