PIVبه‌عنوان روﺷﻲ ﻣﻨﺎﺳﺐ در ﺑﺮرﺳﻲ ﺟﺮﻳﺎن در ﺳﻴﺎﻻت پرداخته‌شده اﺳـﺖ. این روش ﺑﺮ اﺳﺎس اندازه‌گیری ﻣﻴﺰان ﺟﺎﺑﺠﺎﻳﻲ دانه‌های ﻣﻌﻠﻖ ﺷﺪه در ﺳﻴﺎل در ﻓﺎﺻﻠﻪ زﻣﺎﻧﻲ دو ﻋﻜﺲ ﻣﺘـﻮاﻟﻲ از ﺣﺮﻛـﺖ ﺳـﻴﺎل و ﭘﻴﺪا ﻛﺮدن ﺳﺮﻋﺖ ﺳﻴﺎل ﺑﺎ اﺳﺘﻔﺎده از ﻣﻘﺪار اﻳﻦ ﺟﺎﺑﺠﺎﻳﻲ و ﻓﺎﺻﻠﻪ زﻣﺎﻧﻲ دو ﻋﻜﺲ و ﺑـﺎ ﻛﻤـﻚ ﭘـﺮدازش ﺗﺼـﻮﻳﺮي اﻧﺠـﺎم می‌گیرد. به‌عنوان‌مثال، ﻳﻚ ﻧﻤﻮﻧﻪ ﻛﺎرﺑﺮد آن در ﺑﺮرﺳﻲ ﭘﺪﻳﺪه ﺗﺨﻠﻴﻪ ﮔﺰﻳﻨﺸﻲ از ﻳﻚ ﻣﺨﺰن لایه‌بندی ﺷﺪه می‌باشد.

مقدمه

PIV ﻳﺎ Particle Image Velocimetery روﺷﻲ ﺑﺮاي ﺗﻌﻴﻴﻦ ﻣﻴﺪان ﺳﺮﻋﺖ لحظه‌ای ﻳﻚ ﺳـﻴﺎل در ﺣـﺎل ﺣﺮﻛﺖ می‌باشد. اﺳﺎس اﻳﻦ روش ﺑـﺮ تصویربرداری از ﻣﻴـﺪان ﺟﺮﻳـﺎن و اﻧﺠـﺎم Image Processing  بر تصاویر اﺳﺘﻮار اﺳﺖ. در اﻳﻦ روش اﺑﺘﺪا ذرات رﻳﺰي ﻛﻪ در ﻣﻘﺎﺑﻞ ﻧﻮر درﺧﺸﺶ ﭘﻴﺪا می‌کنند، ﺑﺎ ﺳﻴﺎل ﻣﺨﻠﻮط می‌شوند. اﻳﻦ ذرات ﺑﺎ ﺟﺮﻳﺎن ﺳﻴﺎل ﺣﺮﻛﺖ می‌کنند و ﺑﺎ ﮔﺮﻓﺘﻦ دو ﻋﻜﺲ ﻣﺘﻮاﻟﻲ از اﻳﻦ ذرات در ﺣﺎل ﺣﺮﻛﺖ و ﺑﺎ داﻧﺴﺘﻦ ﻓﺎﺻﻠﻪ زﻣﺎﻧﻲ ﺑﻴﻦ دو ﻋﻜﺲ ﺳﺮﻋﺖ لحظه‌ای در ﻫﺮ ﻧﻘﻄﻪ از ﺻﻔﺤﻪ عکس‌برداری ﺷﺪه از ﺳﻴﺎل ﻣﺸـﺨﺺ می‌شود. مزیت‌های اﻳﻦ روش در اراﺋﻪ ﺳﺮﻋﺖ در هرلحظه و در ﺗﻤﺎم ﻧﻘﺎط ﺳﻴﺎل، آن را ﺑﻪ روﺷﻲ ﻣﻨﺎﺳﺐ در ﺑﺮرﺳﻲ پدیده‌های ﻣﻜﺎﻧﻴﻚ ﺳﻴﺎﻻت ﺗﺒﺪﻳﻞ ﻛﺮده اﺳﺖ. ﺑﺎ ﭘﻴﺪاﻳﺶ و در قابل‌دسترس ﺷﺪن ﭘﺮدازﺷﮕﺮﻫﺎ و دوربین‌های دﻳﺠﻴﺘﺎل اﻣﻜﺎن اﺳـﺘﻔﺎده از اﻳﻦ ﺗﻜﻨﻴﻚ ﺑﻴﺶ از ﮔﺬﺷﺘﻪ ﺑﺮاي ﻋﻤﻮم ﭘﮋوﻫﺸﮕﺮان ﻣﻜﺎﻧﻴﻚ ﺳﻴﺎﻻت به وجود آﻣﺪه اﺳﺖ.

اﺟﺰاي اﺻﻠﻲ تشکیل‌دهنده ﻫﺮ آزﻣﺎﻳﺶ PIV ﺷﺎﻣﻞ:

• ذرات ﺷﻨﺎور ﺑﺎ اﻧﺪازه ﻣﻨﺎﺳﺐ ﺑـﺮاي غوطه‌ورسازی در ﺳﻴﺎل
• ﻣﻨﺒﻊ ﻧﻮر صفحه‌ای
• دورﺑﻴﻦ ثبت‌کننده ﺗﺼﺎوﻳﺮ
• نرم‌افزار و سخت‌افزار ﻣﻨﺎﺳـﺐ ﺟﻬـﺖ اﻧﺠـﺎم آﻧﺎﻟﻴﺰ

ذرات

ذراﺗﻲ ﻛﻪ ﺟﻬﺖ آزﻣﺎﻳﺶ PIV اﺳﺘﻔﺎده می‌شوند ﺑﺎﻳﺪ داراي ﺧﺎﺻﻴﺖ اﻧﻌﻜﺎس ﻧﻮر ﻛﺎﻓﻲ و ﭼﮕﺎﻟﻲ ﻧﺰدﻳﻚ ﺑﻪ ﭼﮕﺎﻟﻲ ﺳﻴﺎل ﺑﺎﺷﻨﺪ. ﻫﻤﭽﻨﻴﻦ اﻳﻦ ذرات ﺑﺎﻳﺪ داراي اﻧﺪازه ﻣﻨﺎﺳﺒﻲ ﺑﺎﺷﻨﺪ زﻳﺮا درصورتی‌که ﺧﻴﻠﻲ ﻛﻮﭼﻚ ﺑﺎﺷﻨﺪ در ﺗﺼﻮﻳﺮ دﻳﺪه نمی‌شوند و درصورتی‌که ﺧﻴﻠﻲ ﺑﺰرگ ﺑﺎﺷﻨﺪ در ﺳﻴﺎل به‌صورت ﺷﻨﺎور ﺑﺎﻗﻲ نمی‌مانند. ذرات استفاده‌شده در PIV در ﻣﺎﻳﻌﺎت می‌توانند ﺑﺴﺘﻪ ﺑﻪ ﻛﺎرﺑﺮد ﺷﺎﻣﻞ ذرات آﻟﻮﻣﻴﻨﻴﻮﻣﻲ، گلوله‌های شیشه‌ای، ﮔﺮاﻧﻮل و ذرات روﻏﻦ و ﺣﺘﻲ حباب‌های اﻛﺴﻴﮋن ﺑﺎﺷﻨﺪ.

روش PIV دارای نکات مثبت و منفی می‌باشد:

نکات مثبت

این روش برای بررسی محیط‌های با درجه آزادی‌های زیاد کاربرد دارد. همچنین افزودن ذرات به سیال به دلیل اندازه کوچک تأثیری بر جریان سیال نداشته و قابل‌چشم‌پوشی است. استفاده از این روش بصری، استفاده از سایر سنسورها و وسایل اندازه‌گیری دیگر مانند pilot tubes  و hotwire anemometers بی‌نیاز کرده است. این روش، قابلیت بررسی امل هر هندسه دوبعدی جریان سیال را دارا می‌باشد.

آنالیز و بررسی دیتا و اطلاعات گرفته‌شده از دوربین را هم در همان لحظه به‌صورت مستقیم و هم در زمان‌های بعد می‌توان تحلیل کرد. در این روش،جابجایی ذرات به کمک وکتورها و خطوط جریان با دقت زیادی قابل‌نمایش و تحلیل می‌باشد.

نکات منفی

در بعضی مواقع به دلیل چگالی زیاد ذرات به‌کاربرده شده، این ذرات به‌صورت مناسبی در سیال به حرکت درنمی‌آیند. بررسی روش piv برای سیال مایع مانند آب آسان‌تر از سیالات گازی می‌باشد. زیرا ذرات با چگالی‌های مشابه آب فراوان‌تر می‌باشند. همچنین برای نزدیک‌تر شدن چگالی آب و ذرات piv می‌توان دمای آب را تغییر داد.

در این روش بررسی جریان در بعد سوم (محور z) امکان‌پذیر نمی‌باشد. در بعضی مواقع با حرکت ذرات در راستای محور z نتایج به‌دست‌آمده دارای خطا می‌گردد. استفاده از Stereoscopic PIV این مشکل را حل کرده است. این تجهیز دارای دو دوربین برای سنجش سرعت در راستای هر سه محور می‌باشد.

درنهایت استفاده از این روش هزینه‌بر می‌باشد. استفاده از لیزرهای مناسب، دوربین‌های فریم بالا و کیفیت بالا گران‌قیمت می‌باشند.