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FlowMaster PTV 4D / Shake-the-Box

Shake-the-Box est la méthode la plus avancée de vélocimétrie par suivi de particule (PTV) 3D lagrangien pour les écoulements à ensemencement dense et résolution spatiale maximale. En comparaison de l’approche Tomo-PIV basée sur les voxels, Shake-the-Box est une technique basée sur les particules qui utilise la technique Itérative de Reconstruction de Particule (IPR) en association avec un algorithme avancé de PTV 4D utilisant des informations temporelles pour la reconstruction de la trajectoire. Shake-the-Box atteint une précision de reconstruction plus élevée et une vitesse de traitement beaucoup plus rapide que la technique de Tomo-PIV TR. Tout en utilisant des modules différents dans le logiciel DaVis, les systèmes Tomo-PIV TR et Shake-the-Box partage le même matériel.

FlowMaster Shake-the-Box
Caractéristiques
  • PTV résolue en temps pour l’analyse d’écoulement 4D à hautes densités d’ensemencement
  • L’algorithme de reconstruction et de suivi de particules a été primé lors du 4ème PIV Challenge
  • précision inégalée pour la vitesse et l’accélération des trajectoires
  • Vitesse de traitement élevée
  • matériel identique au montage FlowMaster Tomo-PIV TR
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MiniShaker: caméra compacte 3D pour des mesures d’écoulement en volume

Le MiniShaker est un système multi-capteurs pré-aligné dans un boitier compact pour des mesures d’écoulement rapides et aisées. Entièrement intégrés dans le logiciel Davis, les champs de Shake-the-Box (4D-PTV) ainsi que de Tomographic PIV sont obtenus immédiatement. L’alimentation électrique et le transfert de données du système se font par des interfaces USB 3, ce qui simplifie l’installation et l’opération du matériel.

Le MiniShaker existe en 3 modèles et chacun peut disposer de plusieurs jeux d’objectifs pour différents types de mesures. Utilisé avec la LED pulsée de Lavision LED-Flashlight, il est idéal pour des mesures dans l’eau. Monté sur un bras robotisé et combiné avec le générateur de bulles d’hélium, ce système flexible est le mieux adapté pour l’analyse d’écoulement en grand champ pour des basses à moyennes vitesses, ainsi que les applications d’écoulement d’air en convection.

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Champ d‘écoulement d‘un grand panache d‘air thermique calculé avec Shake-the-Box en utilisant un ensemencement à bulles de savon à hélium.
avec l’aimable autorisation de DLR Goettingen

PIV/PTV grande échelle dans l‘air

L’ensemencement en air avec des particules micrométriques ne convient pas aux expériences de PIV/PTV grande échelle en raison de leur faible puissance de diffusion. Les bulles de savon remplies d’hélium ont une flottabilité neutre (HFSB) et un diamètre de 0,3 mm et un temps de réponse de moins de 15 µs. Elles diffusent 10000 fois plus de lumière que les particules micrométriques et, ainsi, conviennent à des expériences PIV/PTV grande échelle en régime en basses vitesses.
Le générateur d’ensemencement HFSB de LaVision peut fournir des bulles monodisperses de 0,3 mm de diamètre. La production est de 40000 bulles par seconde. Le contrôleur permet de commander simultanément jusqu’à 60 buses en parallèle La durée de vie typique des bulles de savon remplies d’hélium est de quelques minutes. Par ailleurs, l’augmentation de l’intensité de diffusion permet de passer d’une source laser à une source d’illumination à LED, ce qui réduit largement les coûts des sources lumineuses.

Imagerie résolue en temps de champs d’écoulement 3D dans une soufflerie pour les essais automobiles à taille réelle

Les champs d’écoulement 3D résolus en temps ont été mesurés avec succès derrière une voiture de série dans une grande soufflerie chez Volkswagen. Le champ de mesure était de 2 m x 1,6 m avec une épaisseur de 0,2 m. L’écoulement d'air a été ensemencé avec des bulles de savon remplies d'hélium de 0,3 mm de diamètre, avec une production de plus de 2 millions de bulles par seconde, en utilisant 60 buses.

Quatre caméras haute cadence ont enregistré l’écoulement 3D du sillage avec des vitesses d’air de 60 km/h et 120 km/h respectivement. Un laser haute cadence a été utilisé pour l'illumination. La technique 3D-PTV résolue en temps Shake-the-Box de LaVision a été utilisée pour calculer les champs d’écoulement 3D résolus en temps.