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Kapitel 6. Versuchauswertung mittels PIV- Verfahren 6.4 Fazit Der große Vorteil des PIV-Verfahrens ist die Möglichkeit, ein vollständiges Verschiebungsvektorfeld aus einem Bildpaar zu ermitteln. Dies ermöglicht eine Beschreibung der Strömung in einer hohen räumlichen Auflösung. Dabei sind eine sehr feine Auflösungen und eine hohe Genauigkeit möglich. Beiden Faktoren stehen allerdings die Rechenzeit und die Datenmenge gegenüber. Mit den in dieser Arbeit verwendeten Algorithmen dauert die Versuchsauswertung eines einzelnen Bildpaares bei Verwendung von 1056 Messpunkten circa 15 s. Bei einer Videodauer von 2 s mit circa 300 Bildpaarvergleichen ergibt das eine Auswertungsdauer von 1 Stunde und 15 Minuten, wobei die Implementierung nicht explizit in Bezug auf die Rechenzeit optimiert ist. Die lange Rechenzeit ist nicht zuletzt auch auf die Verwendung der MQD als Ähnlichkeitsmaß zurückzuführen. Die alternative Berechnung der Ähnlichkeit durch die Kreuzkorrelation würde aufgrund der effizienteren Berechnung im Frequenzbereich sicherlich zu einer Verminderung der Rechenzeit führen. Allerdings weist die Kreuzkorrelation, wie z.B. auch von Gui und Merzkirch in [16] beschrieben, bei der in dieser Arbeit verwendeten kompakten Partikeldichte eine sehr geringe Stabilität auf. Diese geringe Stabilität lässt sich auf zwei Parameter der Validierung der Peaks der Ähnlichkeitsebene zurückführen. In den meisten Fällen wurde das Maximum in der Ähnlichkeitsebene aufgrund der Unterschreitung der Grenzwerte für den Peak-height-ratio sowie des Signal-to-noise-Verhältnisses (siehe Kapitel 3.3.6) als falsche Zuordnung bewertet. Eine Verringerung der Grenzwerte erzielte teilweise bessere Ergebnisse, führte aber meistens zu extremen Fehlzuordnungen. Daher ist die Verwendung der Kreuzkorrelation für diesen speziellen Fall nicht praktikabel. Die Anwendbarkeit ist aber für andere Messaufbauten erneut zu prüfen. Neben der langen Rechenzeit stellt das PIV-Verfahren auch einen hohen Anspruch an den Versuchsaufbau selbst. Dabei spielt eine geeignete Dichte von Partikeln über den gesamten Messzeitraum eine entscheidende Rolle. Daher kommt der Partikelzufuhr (engl. Seeding) eine ganz besondere Bedeutung zu. Schwankungen in der Dichte oder der Anzahl von Partikeln führen meist dazu, dass die Auswertung mit diesem Verfahren entweder nicht möglich ist oder die Ergebnisse nicht zufriedenstellend sind. Das Verfahren ist daher sehr empfindlich gegenüber Störeinflüsse, was eine Reproduzierbarkeit einer Messreihe erschwert. Diese Arbeit hat gezeigt, dass eine Auswertung einer Strömung durch das PIV-Verfahren auch mit einer handelsüblichen Industriekamera grundsätzlich möglich ist. Die geringe Auflösung der Kamera macht allerdings die Verwendung von großen Partikeln notwendig. Die geringe Bildwiederholungsrate limitiert darüber hinaus die mögliche Strömungsgeschwindigkeit auf weit unter 1 m s . Die hier verwendete Kamera ist aufgrund dieser Einschränkungen grundsätzlich eher ungeeignet für das PIV-Verfahren. Für weitere Versuchsreihen in dieser Richtung sollte in jedem Fall auf eine Hochgeschwindigkeitskamera zurückgegriffen werden, welche bei heutigem Stand der Technik schon über Bildwiederholungsraten von über 3000 fps bei einer Auflösung von 1000 × 1000 Pixeln verfügen. Masterarbeit Julian Paar 61
Kapitel 6. Versuchauswertung mittels PIV- Verfahren Des Weiteren ist auch der Versuchsaufbau zu überarbeiten. Da sich Luftbläschen zwischen Rohrwand und Wasser bewegen, treten Reibungskräfte zwischen den Luftbläschen und Wasser bzw. Rohrwand, aber auch zwischen den Luftbläschen selbst, auf. Diese Kräfte sind nicht quantifizierbar so dass ein Rückschluss auf die eigentliche Strömungsgeschwindigkeit des Wassers im Rohr nicht möglich ist. Unter Berücksichtigung der vorherigen Ausführungen lässt sich zusammenfassend sagen, dass das PIV-Verfahren sich grundsätzlich zur Messung der Strömungsgeschwindigkeit eignet. Gegen die Anwendung des Verfahrens, z.B. bei der Messung von Fließgeschwindigkeiten von Flüssen, sprechen der hohe Rechenaufwand sowie die Anfälligkeit gegenüber Störungen. Masterarbeit Julian Paar 62
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Masterarbeit zur Erlangung des Absc
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Erklärung Ich, Julian Paar, versic
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Inhaltsverzeichnis Zusammenfassung
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Inhaltsverzeichnis 6.3.1 Umrechnung
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1 Einleitung 1.1 Bewegungsanalsyse
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2 Verfahren der Bildverarbeitung 2.
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Kapitel 2. Verfahren der Bildverarb
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Kapitel 2. Verfahren der Bildverarb
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