La velocimetria a immagine di particelle (PIV) è un metodo comunemente utilizzato per visualizzare il flusso di particelle in un fluido. Il PIV è spesso implementato per scopi didattici o di ricerca e consente a uno scienziato di misurare la velocità e il movimento di fluidi come l’acqua. Esistono diversi approcci alla velocimetria dell’immagine delle particelle e la tecnica continua a migliorare man mano che viene sviluppata una nuova tecnologia.
Per visualizzare il movimento di un fluido, vengono introdotte nel flusso particelle molto piccole chiamate “traccianti”. A causa delle loro piccole dimensioni, queste particelle traccianti si comportano in modo quasi identico al fluido studiato. I traccianti utilizzati in PIV possono essere illuminati dallo scienziato, il che li rende facilmente visibili. La velocimetria dell’immagine delle particelle spesso utilizza software per computer per registrare e migliorare i traccianti visibili.
È possibile utilizzare alcune particelle traccianti diverse; piccole perle di vetro, scaglie di alluminio e goccioline di olio sono tre materiali comuni che possono essere implementati per questo scopo. Questi traccianti riflettono molto bene la luce e aumentano la visibilità di un fluido. I riflessi di luce possono essere studiati ad occhio nudo o catturati da una fotocamera per l’analisi. Sebbene qualsiasi sorgente luminosa possa essere sufficiente per PIV, un laser viene generalmente utilizzato quando la precisione è importante.
La fotografia su pellicola era il metodo principale per registrare i movimenti delle particelle quando il PIV è stato sviluppato per la prima volta, sebbene l’invenzione di fotocamere digitali poco costose abbia reso obsoleto l’approccio analogico. Le immagini di particelle digitali ad alta risoluzione sono ormai all’ordine del giorno. Alcuni programmi per computer sono in grado di riconoscere e tracciare automaticamente ogni tracciante in un’immagine PIV e fornire dati in tempo reale sul movimento di un fluido.
La velocimetria a immagine di particelle standard registra il movimento di un fluido in due dimensioni. Alcune varianti di PIV migliorano questa capacità e consentono la visualizzazione tridimensionale. Questo approccio utilizza due fotocamere anziché una ed è spesso chiamato PIV stereoscopico. Utilizzando uno speciale software per computer, i punti di vista di queste due telecamere vengono combinati per creare un nuovo punto di vista.
La velocimetria dell’immagine delle particelle ha molte applicazioni. È comunemente usato nel campo dell’ingegneria aerospaziale e consente agli scienziati di vedere il flusso d’aria sull’ala di un aereo o su un’altra superficie di controllo. PIV è utilizzato anche nella comunità sanitaria. Lo studio del movimento dei fluidi all’interno del corpo aiuta i medici a visualizzare la circolazione sanguigna e a sviluppare nuovi impianti medici. Inoltre, i biologi a volte usano anche la velocimetria dell’immagine delle particelle per studiare il movimento del nuoto dei pesci o di altre creature marine.