4.流場可視化

流場可視化是實驗流體力學中的一種技術,直接使流場中的流體流動特性,透過影像的方式呈現。觀察流體流動過程的模式,有助於對流場現象的理解與分析;毋庸置疑,這個術語指的是過程的可見性。一般情況下,大多數流體,無論是氣體還是液體,都是透明的介質,在直接觀察時,其運動對於人眼來說是看不見,除非應用可視化的技術。使流體流動在流體力學實驗室、工業環境和現場實驗中可見。

以下用鈍體尾流與噴流為例,使用的流體為水與空氣,說明可視化技術的應用。

(1) 鈍體尾流

下圖為方柱的可視化照片。方形柱狀物放置於水流當中,水由右向左流動。為了觀察方柱周圍的流場特性,於水中放入質點,使得質點跟隨水流流動。使用電射光頁照射在垂直方柱表面的平面上,質點受到雷射光的照射產生散射的現象,使得跟隨流場的質點流動行為被看見。

(2) 噴流

下圖為空氣噴流的可視化照片。空氣由一狹長槽出口噴流,由右向左流動。為了觀察噴流的流動特性,在空氣中放入油霧質點,使得質點跟隨空氣流動。使用電射光頁照射在噴流出口的中心軸上,質點受到雷射光的照射產生散射的現象,使得跟隨流場的質點流動行為被看見。