वेलोसिमेट्री

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तरल पदार्थ में डाई द्रव के गति पथ को रोशन करने में मदद कर सकता है। यह वेलोसिमेट्री का सबसे सरल उदाहरण है।

वेलोसिमेट्री तरल पदार्थों का वेग माप है। यह ऐसा कार्य है जिसे अधिकांशतः मान लिया जाता है और इसमें अपेक्षा से कहीं अधिक जटिल प्रक्रियाएँ सम्मिलित होती हैं। इसका उपयोग अधिकांशतः औद्योगिक और प्रक्रिया नियंत्रण अनुप्रयोगों के साथ-साथ नए प्रकार के द्रव प्रवाह सेंसर के निर्माण में द्रव गतिकी समस्याओं को हल करने, द्रव नेटवर्क का अध्ययन करने के लिए किया जाता है। वेलोसिमेट्री की विधियों में कण छवि वेगमिति और कण ट्रैकिंग वेलोसिमेट्री, आणविक टैगिंग वेलोसिमेट्री, लेजर-आधारित इंटरफेरोमेट्री, अल्ट्रासोनिक डॉपलर विधि, फोटो ध्वनिक डॉपलर प्रभाव सेंसर्स और नए सिग्नल प्रोसेसिंग मेथोडोलॉजी सम्मिलित हैं।

सामान्यतः, वेग मापन संदर्भ के लैग्रेंजियन या यूलेरियन फ्रेम में किए जाते हैं (लैग्रेंजियन और यूलेरियन निर्देशांक देखें)। लैग्रेंजियन विधियां निश्चित समय में तरल पदार्थ की मात्रा के लिए वेग प्रदान करती हैं, जबकि यूलेरियन विधियां निश्चित समय में मापन डोमेन की मात्रा के लिए वेग प्रदान करती हैं। इस प्रकार भेद का उत्कृष्ट उदाहरण कण ट्रैकिंग वेलोसिमेट्री है, जहां विचार व्यक्तिगत प्रवाह ट्रैसर कणों (लैग्रैंगियन) और कण छवि वेलोसिमेट्री के वेग को खोजने के लिए है, जहां उद्देश्य के क्षेत्र के उप-क्षेत्र के अंदर औसत वेग का अनुमान लगाया जाता है। देखें (यूलेरियन)।[1]

इतिहास

वेलोसिमेट्री का अनुमान लियोनार्डो दा विंसी के दिनों में लगाया जा सकता है, जो प्रवाह पर घास के बीज तैरते थे और बीजों के परिणामी प्रक्षेपवक्र को स्केच करते थे जिसे उन्होंने देखा था (लैग्रैंगियन माप)।[2] अंतत: दा विंची के प्रवाह विज़ुअलाइज़ेशन का उपयोग उनके कार्डियो वैस्कुलर अध्ययन में किया गया, जिससे पूर्ण मानव शरीर में रक्त प्रवाह के बारे में अधिक जानने का प्रयास किया गया।[3]

मार्ले द्वारा लोकप्रिय विधि के समान विज़ुअलाइज़र के रूप में उपयोग किया जाने वाला धुआँ।

विधिक सीमाओं के कारण लगभग चार सौ वर्षों तक दा विंची के समान विधि अपनाए गए है। अन्य उल्लेखनीय अध्ययन 1833 में फेलिक्स सैवर्ट से आया है। स्ट्रोबोस्कोप उपकरण का उपयोग करके, उन्होंने जल जेट प्रभावों को चित्रित किया।[3]

19वीं शताब्दी के अंत में इन विधियों में बड़ी सफलता तब मिली जब प्रवाह पैटर्न की तस्वीरें लेना संभव हो गया। इसका उल्लेखनीय उदाहरण लुडविग मच है, जिसमें स्ट्रीमलाइन्स की कल्पना करने के लिए नग्न आंखों से अघुलनशील कणों का उपयोग किया जाता है।[4] 20वीं शताब्दी में एटिने-जूल्स मारे द्वारा और उल्लेखनीय योगदान हुआ, जिन्होंने धूम्रपान बॉक्स की अवधारणा को प्रस्तुत करने के लिए फोटोग्राफिक विधियों का उपयोग किया। इस मॉडल ने प्रवाह की दिशाओं को ट्रैक करने की अनुमति दी, किन्तु साथ ही साथ गति को भी ट्रैक किया, क्योंकि साथ स्ट्रीमलाइन ने तेज प्रवाह का संकेत दिया।[3]

हाल ही में, हाई स्पीड कैमरों और डिजिटल विधि ने इस क्षेत्र में क्रांति ला दी है। कई और विधियों की संभावना और तीन आयामों में प्रवाह क्षेत्रों के प्रतिपादन की अनुमति देता है।[3]

विधि

आज लियोनार्डो द्वारा स्थापित मूल विचार वही हैं; प्रवाह को उन कणों से सीड किया जाना चाहिए जिन्हें पसंद की विधि द्वारा देखा जा सकता है। सीडिंग कण द्रव, संवेदन विधि, माप डोमेन के आकार और कभी-कभी प्रवाह में अपेक्षित त्वरण सहित कई कारकों पर निर्भर करते हैं।[5] यदि प्रवाह में ऐसे कण होते हैं जिन्हें स्वाभाविक रूप से मापा जा सकता है, तो प्रवाह को बोना अनावश्यक है।[6]

अनुरेखक की लंबी एक्सपोज़र इमेजिंग का उपयोग करके द्रव स्ट्रीमट्यूब के स्थानिक पुनर्निर्माण को स्ट्रीमलाइन इमेजिंग वेलोसिमेट्री, स्थिर प्रवाह के उच्च रिज़ॉल्यूशन फ्रेम दर मुक्त वेलोसिमेट्री के लिए लागू किया जा सकता है।[7] वेलोसिमेट्रिक जानकारी के अस्थायी एकीकरण का उपयोग द्रव प्रवाह को समग्र बनाने के लिए किया जा सकता है। चलती सतहों पर वेग और लंबाई मापने के लिए, लेजर सतह वेगमीटर का उपयोग किया जाता है।[8]

भंवरों के PIV विश्लेषण द्वारा सदिश क्षेत्र बनाया गया

द्रव सामान्यतः कण चयन को उसके विशिष्ट गुरुत्व के अनुसार सीमित करता है; कण आदर्श रूप से द्रव के समान घनत्व के होने चाहिए। यह उच्च त्वरण के साथ प्रवाह में विशेष रूप से महत्वपूर्ण है (उदाहरण के लिए, 90-डिग्री पाइप कोहनी के माध्यम से उच्च गति प्रवाह)।[9] इस प्रकार जल और तेल जैसे भारी तरल पदार्थ वेलोसिमेट्री के लिए अधिक आकर्षक होते हैं, जबकि अधिकांश विधियों में हवा विज्ञापन चुनौती है कि हवा के समान घनत्व के कणों को खोजना संभवतः ही संभव है।

फिर भी, पीआईवी जैसी बड़े क्षेत्र की माप विधियों को हवा में सफलतापूर्वक प्रदर्शित किया गया है।[10] सीडिंग के लिए उपयोग किए जाने वाले कण तरल बूंदों या ठोस कण दोनों हो सकते हैं। उच्च कण सांद्रता आवश्यक होने पर ठोस कणों को प्राथमिकता दी जा रही है।[9]लेजर डॉपलर वेलोसिमेट्री जैसे बिंदु मापन के लिए, नैनोमीटर व्यास रेंज में कण, जैसे कि सिगरेट के धुएं में, माप करने के लिए पर्याप्त हैं।[6]

जल और तेल में विभिन्न प्रकार के सस्ते औद्योगिक मनके होते हैं जिनका उपयोग किया जा सकता है, जैसे कि प्रवाहकीय चूर्ण (दस माइक्रोमीटर व्यास सीमा के दसियों) या पेंट और कोटिंग्स में परावर्तक और बनावट एजेंटों के रूप में उपयोग किए जाने वाले अन्य मनकों के रूप में निर्मित चांदी-लेपित खोखले कांच के गोले। .[11] कणों को गोलाकार होने की आवश्यकता नहीं है; कई स्थितियों में टाइटेनियम डाइऑक्साइड कणों का उपयोग किया जा सकता है।[12]

प्रासंगिक अनुप्रयोग

विमान के शोर को नियंत्रित करने के लिए अनुसंधान में PIV का उपयोग किया गया है। यह शोर पर्यावरण के परिवेश के तापमान के साथ गर्म जेट निकास के उच्च गति मिश्रण द्वारा बनाया गया है। इस व्यवहार को मॉडल करने के लिए PIV का उपयोग किया गया है।[13]

इसके अतिरिक्त, डॉपलर वेलोसिमेट्री यह निर्धारित करने के लिए गैर-आक्रामक विधियों को सक्षम करती है कि गर्भावस्था की दी गई अवधि में भ्रूण उचित आकार के हैं या नहीं।[14]

चार आयामी पल्मोनरी इमेजिंग के लिए आधार

रक्त प्रवाह और ऊतक गति के क्षेत्रीय माप प्राप्त करने के लिए वेलोसिमेट्री को चिकित्सा छवियों पर भी लागू किया गया है। प्रारंभ में, मानक PIV (सिंगल प्लेन इल्युमिनेशन) को एक्स-रे इमेज (फुल वॉल्यूम इल्युमिनेशन) के साथ काम करने के लिए अनुकूलित किया गया था, जिससे रक्त प्रवाह जैसे अपारदर्शी प्रवाह की माप को सक्षम किया जा सके। इसके बाद इसे फेफड़े के ऊतकों की क्षेत्रीय 2डी गति की जांच के लिए बढ़ाया गया, और यह क्षेत्रीय फेफड़ों की बीमारी का संवेदनशील संकेतक पाया गया।[15] वेलोसिमेट्री को नई विधि - कंप्यूटेड टोमोग्राफिक एक्स-रे वेलोसिमेट्री - के साथ 3डी क्षेत्रीय माप रक्त प्रवाह और ऊतक गति में भी विस्तारित किया गया था - जो 2डी छवि अनुक्रमों से 3डी माप निकालने के लिए पीआईवी क्रॉस-सहसंबंध के भीतर निहित जानकारी का उपयोग करता है।[16] विशेष रूप से, कंप्यूटेड टोमोग्राफिक एक्स-रे वेलोसिमेट्री मॉडल समाधान उत्पन्न करती है, मॉडल के क्रॉस-सहसंबंधों की 2डी छवि अनुक्रम से क्रॉस-सहसंबंध की तुलना करती है, और मॉडल क्रॉस-सहसंबंधों और छवि अनुक्रम के मध्य अंतर तक मॉडल समाधान को दोहराती है। क्रॉस-सहसंबंध कम से कम हैं। फेफड़ों के कार्यात्मक प्रदर्शन को मापने के लिए इस विधि का उपयोग गैर-इनवेसिव विधि के रूप में किया जा रहा है। इसका उपयोग क्लिनिकल सेटिंग में किया जा रहा है,[17] और ड्यूक विश्वविद्यालय सहित संस्थानों द्वारा संचालित नैदानिक ​​परीक्षणों में उपयोग किया जा रहा है,[18] वेंडरबिल्ट यूनिवर्सिटी मेडिकल सेंटर[19] और ओरेगन स्वास्थ्य और विज्ञान विश्वविद्यालय अस्अनुमानल[20]

बाहरी संबंध

  • Velocimetry portal is an online center for Laser Flow Diagnostic Techniques (PIV, StereoPIV, MicroPIV, NanoPIV, High speed PIV, PTV, LDV, PDPA, PLIF, ILIDS, PSP etc.). This portal is being developed so as to provide as much information as possible about the Laser Flow Diagnostic Techniques in a consolidated manner. Services include Basic Principles, Applications, Discussion forums, Links to Links. A concentrated effort is taken to put together all the present and possible applications of PIV, StereoPIV, MicroPIV, NanoPIV, High speed PIV, PTV, LDV, PDPA, PLIF, ILIDS, PSP. Velocimetry portal aims to become as the reference point for all queries related to Laser Flow Diagnostic Techniques.

संदर्भ

  1. ↑ Batchelor, G. K. (George Keith) (2002). द्रव गतिकी का परिचय. Cambridge University Press. ISBN 0-521-66396-2. OCLC 800027809.
  2. ↑ Gharib, M.; Kremers, D.; Koochesfahani, M.; Kemp, M. (2002). "लियोनार्डो की प्रवाह दृश्यता की दृष्टि". Experiments in Fluids. 33 (1): 219–223. Bibcode:2002ExFl...33..219G. doi:10.1007/s00348-002-0478-8. ISSN 0723-4864. S2CID 9577969.
  3. ↑ 3.0 3.1 3.2 3.3 Fermigier, Marc (September 2017). "द्रव यांत्रिकी में छवियों का उपयोग". Comptes Rendus Mécanique. 345 (9): 595–604. doi:10.1016/j.crme.2017.05.015. ISSN 1631-0721.
  4. ↑ Raffel, Markus; Willert, Christian E.; Wereley, Steve T.; Kompenhans, Jürgen (2007). कण छवि वेलोसिमेट्री. doi:10.1007/978-3-540-72308-0. ISBN 978-3-540-72307-3.
  5. ↑ Reeder, Mark F.; Crafton, Jim W.; Estevadeordal, Jordi; DeLapp, Joseph; McNiel, Charles; Peltier, Don; Reynolds, Tina (2009-11-18). "फ्लो विज़ुअलाइज़ेशन और वेलोसिमेट्री मापन के लिए स्वच्छ सीडिंग". Experiments in Fluids. 48 (5): 889–900. doi:10.1007/s00348-009-0784-5. ISSN 0723-4864. S2CID 120422467.
  6. ↑ 6.0 6.1 Miles and, Richard B.; Lempert, Walter R. (1997). "अनसीडेड फ्लो में क्वांटिटेटिव फ्लो विज़ुअलाइज़ेशन". Annual Review of Fluid Mechanics. 29 (1): 285–326. Bibcode:1997AnRFM..29..285M. doi:10.1146/annurev.fluid.29.1.285. ISSN 0066-4189.
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  9. ↑ 9.0 9.1 Melling, A (1997-12-01). "ट्रैसर कण और कण छवि वेलोसिमेट्री के लिए सीडिंग". Measurement Science and Technology. 8 (12): 1406–1416. Bibcode:1997MeScT...8.1406M. doi:10.1088/0957-0233/8/12/005. ISSN 0957-0233. S2CID 250844330.
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  11. ↑ Techet, Alexandra H.; Belden, Jesse L. (2007). "छोटे पैमाने पर ब्रेकिंग वेव्स के इंटरफेस में इमेजिंग". APS (in English). 60: GK.001. Bibcode:2007APS..DFD.GK001T.
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  13. ↑ "हाई-स्पीड हॉट जेट्स के रहस्यों पर प्रकाश डालना". Nasa. 2019. Archived from the original on 2006-10-05.
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  20. ↑ Khan, Akram (2021-06-30). "हल्के से मध्यम क्रोनिक ऑब्सट्रक्टिव पल्मोनरी डिजीज में वेंटिलेशन असंतुलन". Oregon Health and Science University, 4D Medical. {{cite journal}}: Cite journal requires |journal= (help)
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