Metody PIV a PTV pro měření hladinových rychlostí

Abstract

Cílem autora diplomové práce bylo ověření nestandardních metod měření, respektive metody particle image velocimetry a particle tracking velocimetry. Metody lze použít například pro měření hladinových rychlostí a vykreslení trajektorie proudění částic na hladině. Část diplomové práce se autor věnoval také tvorbě skriptu v rozhraní MATLAB, který umožnil měření trajektorie a rychlosti částic. Pro vytvoření skriptu byla použita metoda počítačového vidění a zpracování obrazu, která autorovi umožnila detekci pohybujících se částic na hladině. Ve vodohospodářském experimentální centru Fakulty stavební autor diplomové práce vytvořil fyzikální model simulující obtékání pilíře ve vodním toku. Pro fyzikální model byl použit laboratorní žlab, do kterého byl upevněn pilíř vytvořený pomocí 3D tisku. Nad pilířem byla umístěna kamera snímající průběh proudění pohybujících se papírových částic, které sloužily k vyhodnocení jednotlivých metod. Pro ověření hladinových rychlostí a trajektorie byl vytvořen matematický model, který byl zkalibrován pomoci modelu fyzikálního. Následně byly tyto metody vzájemně porovnány.

The aim of the author's master thesis was to verify non-standard measurement methods, respectively particle image velocimetry and particle tracking velocimetry. The methods can be used, for example, to measure surface velocities and to plot the trajectory of particle flow on the surface. Part of the thesis was also devoted to the author's development of a MATLAB script that enabled the measurement of particle trajectory and velocity. A computer vision and image processing method was used to create the script, which allowed the author to detect moving particles on the surface. In the Water Experimental Centre of the Faculty of Civil Engineering, the author of the thesis created a physical model simulating the encircling of a pillar in a watercourse. For the physical model, a laboratory flume was used into which a pillar created by 3D printing was fixed. A camera was placed above the pillar to capture the flow of moving paper particles, which were used to evaluate each method. To verify the surface velocities and trajectories, a mathematical model was created and calibrated using the physical model. Subsequently, these methods were compared with each other.