بررسی و حساسیت ‌سنجی آزمایشگاهی قابلیت‌های روش سرعت - ‌سنجی تصویری ذرات بزرگ مقیاس در تعیین دبی و میدان جریان

به طور کلی، استفاده از روش سرعت سنجی تصویری ذرات بزرگ مقیاس ، برای برآورد پارامترهای دبی و میدان جریان، در مقیاس آزمایشگاهی و همچنین میدانی مورد استفاده قرار گرفته است. اما پردازش تصاویر نسبت به پارامترهای حائز اهمیت محیطی به خوبی مورد بررسی واقع نشده است. به بیان دقیق تر، اثر پارامتر های محیطی همچون موقعیت قرار گیری دوربین ، ضریب سرعت و پنجره کاوش، حساسیت سنجی نشده اند. به جهت برآورد میزان خسارت های سیل، آگاهی از مشخصات جریان مانند سرعت و دبی جریان از اهمیت بالایی برخوردار است. امروزه استفاده از روش سرعت سنجی تصویری ذرات بزرگ مقیاس جهت برآورد پارامتر های دبی و میدان جریان در مقیاس آزمایشگاهی و همچنین میدانی مورد استفاده قرار می گیرد؛ اما پردازش تصاویر به خوبی نسبت به پارامترهای محیطی مهم به خوبی مورد بررسی قرار نگرفته است. به بیان دقیق تر اثر پارامترهای محیطی همچون؛ موقعیت قرار گیری دوربین، ضریب سرعت و پنجره کاوش حساسیت سنجی نشده است. اساس این پژوهش که از مبتنی بر روش های پردازش تصویر است که به واسطه آن دبی و میدان جریان محاسبه می شود. در این مطالعه قابلیت های این روش در مقیاس آزمایشگاهی نسبت به پارامترهای موثر محیطی دقت سنجی شده است. در این خصوص پنجره کاوش بررسی های این مطالعه نشان می دهد که پنجره 20 پیکسل نتایج بهتری را در عمق های مختلف ارائه می دهد. در ارتباط موقعیت دوربین بررسی ها نشان داد که قرارگیری دوربین به صورت مایل نتایج مطلوبی را ارائه می دهد. در خصوص ضریب سرعت نیز بررسی ها بیانگر این است که ضریب بین 0/85 الی 0/90 بهترین نتایج را ارائه می نماید. نتایج پژوهش در شرایط آزمایشگاهی براساس عمق های 12.5، 15.5 و 18.5 سانتی متر نشان دهنده این موضوع است که که با استفاده از سیستم سرعت سنج سطحی ذرات در مقیاس بزرگ بنا به انتخاب شرایط بهنیه انتخاب شبکه محاسباتی مناسب؛ موقعیت دوربین؛ انتخاب بهنیه پنجره کاوش؛ مشخصات هیدرولیکی و همچنین انتخاب مناسب ضریب سرعت؛ مقادیر دبی و سرعت جریان را با دقت مطلوب برآورد می کند. مقادیر خطا نسبی دبی و سرعت جریان در این پژوهش، براساس رویکرد صورت گرفته ، برای عمق های 12.5، 15.5 و 18.5 سانتی متر به ترتیب معادل 6.5 ؛ 3.1 و 2.1 درصد است.  

sensitivity analysis of large scale particle image velocimetry (lspiv) in laboratory scale

large scale particle image velocimetry (lspiv) is an optical measurement technique that has gained popularity in recent years due to its ability to estimate flow parameters such as discharge and velocity. in this study, we investigated the influence of environmental parameters on the accuracy of lspiv measurements in laboratory-scale experiments. we conducted experiments in a laboratory flume with varying camera positions, camera tilt angles, window sizes, and flow coefficients. we utilized image processing methods to calculate the discharge and velocity fields and evaluated the accuracy of lspiv measurements at different depths. our results showed that the optimal window size for lspiv measurements was 20 pixels. this finding was consistent with previous studies that demonstrated that larger window sizes can lead to underestimation of velocity values due to the smoothing effect of the averaging process. a smaller window size helps in capturing more details of the flow field, which leads to more accurate velocity estimation. regarding camera position, we found that tilted camera angles provided more accurate results compared to vertical camera positions. this finding was attributed to the fact that tilted cameras can capture more particles and have a better view of the flow structure, resulting in more accurate velocity measurements. this finding is consistent with previous studies that have shown that the camera position and angle can significantly impact the accuracy of lspiv measurements. the flow coefficient is a dimensionless parameter that describes the relationship between the velocity of the flow and the velocity of the particles. in our study, we investigated the influence of the flow coefficient on the accuracy of lspiv measurements. we found that the optimal flow coefficient was between 0.85 and 0.90. selecting an appropriate flow coefficient is essential for accurate lspiv measurements, and our findings are consistent with previous studies that have shown the importance of selecting an appropriate flow coefficient. furthermore, we evaluated the effect of the depth of the flow on the accuracy of lspiv measurements. our results showed that lspiv measurements were accurate at depths of 12.5, 15.5, and 18.5 cm, with relative error values of 6.5%, 3.1%, and 2.1%, respectively. these findings demonstrate the potential of lspiv as an accurate and effective technique for estimating flow parameters at different depths in laboratory and field-scale studies. our findings can be used to optimize lspiv measurements in laboratory and field-scale studies. we highlight the importance of selecting appropriate environmental parameters to obtain accurate lspiv measurements and provide recommendations for the optimal selection of these parameters. by selecting appropriate computational network, camera position, optimal window size, hydraulic characteristics, and flow coefficient, the lspiv system can accurately estimate discharge and velocity values in laboratory conditions. future studies can explore the influence of other environmental parameters, such as lighting conditions and particle seeding density, on the accuracy of lspiv measurements.