Druckfelder aus PIV / PTV Messungen

Die starke Nachfrage nach kompletten 3D und 2D Druckfeldern abgeleitet aus PIV- und Shake-the-Box (4D-PTV)-Daten hat zu LaVision’s neuem Pressure from PIV Software Paket geführt. Mit nur wenigen Klicks können dank des Pressure from PIV Pakets in der DaVis Software gemittelte Druckfelder aus allen Arten von PIV und PTV Geschwindigkeitsdaten, die in DaVis importiert oder mit DaVis direkt erzeugt wurden, abgeleitet und dargestellt werden. Aus zeitaufgelösten Daten können sogar instantane Druckfelder extrahiert werden.

In der Regel werden Druckmessungen punktweise durchgeführt, wie beispielsweise mit Drucksonden oder Pitotrohren. Das Instrumentieren von Windkanälen und von Modellen für Windkanäle mit Drucksensoren ist zeitaufwendig, kompliziert und teuer. So haben sich im europäischen NIOPLEX-Projekt mehrere Universitäten und LaVision entschlossen, ihre Kräfte zu bündeln, um eine nicht-invasive, direkte Methode zur Druckmessung in kompletten Volumina zu entwickeln. Am Ende dieses Projekts war der Weg zu praktischen Anwendung der Druckberechnung aus PIV und PTV-Daten vorgezeichnet.

LaVision entschied sich zur kontinuierlichen Weiterentwicklung von Pressure from PIV. Heute stellen alle Pressure Solver von LaVision sicher, dass die Form des Messfeldes beliebig gewählt werden kann. Dies ist eine Besonderheit, da übliche Pressure Solver häufig die Geometrie des Messfeldes stark einschränken. Mit anspruchsvoller Mathematik konnte ein neuer 4D Pressure Solver für instantane Druckfelder entwickelt werden, der stabile und zuverlässige Resultate liefert. Die zentrale Idee des neuen Solvers ist die Nutzung der zeitlichen Information des Geschwindigkeitsfeldes. So wird die zeitliche Kontinuität der Lösung sichergestellt und gleichzeitig die Benutzung der Software vereinfacht, da weniger Randwerte vorgegeben werden müssen.

Der 4D Pressure Solver nutzt 4D raum-zeitliche Blöcke. Jeder 4D-Block besteht aus mehreren dreidimensionalen Domänen und ihren zeitlichen Bezügen, die über den Lagrange-Formalismus bekannt sind. Randbedingungen müssen so durch den Nutzer nur für den ersten Zeitschritt im ersten 3D-Block definiert werden. Jeder neue 4D Block nutzt dann die Druckergebnisse, die im vorigen 4D-Block bestimmt wurden. Auf diese Art ist die zeitliche Kontinuität gesichert und unphysikalische Fluktuationen werden vermieden.