Ένας νέος τρόπος μέτρησης του τρόπου με τον οποίο κινείται το νερό

Μια ομάδα ερευνητών στο Πανεπιστήμιο του Maryland, College Park, έχει αναπτύξει έναν νέο τρόπο μέτρησης του τρόπου με τον οποίο κινείται το νερό. Η μέθοδος, η οποία χρησιμοποιεί ένα συνδυασμό λέιζερ και κάμερες, μπορεί να παρακολουθεί την κίνηση των μορίων του νερού σε πραγματικό χρόνο και θα μπορούσε να έχει ένα ευρύ φάσμα εφαρμογών, από τη βελτίωση της πρόγνωσης των καιρικών συνθηκών στην κατανόηση της συμπεριφοράς των βιολογικών συστημάτων.

Ο παραδοσιακός τρόπος μέτρησης της κίνησης του νερού είναι να χρησιμοποιηθεί ένας μετρητής ροής. Οι μετρητές ροής μετρούν τον ρυθμό με τον οποίο ρέει το νερό πέρα ​​από έναν αισθητήρα, αλλά μπορούν να παρέχουν μόνο μια μέτρηση χύδην της ροής. Η νέα μέθοδος που αναπτύχθηκε από την ομάδα του Πανεπιστημίου του Maryland, που ονομάζεται Velocimetry Image Particle (PIV), μπορεί να παρέχει πολύ πιο λεπτομερείς πληροφορίες σχετικά με τη ροή.

Το PIV λειτουργεί με σπορά του νερού με μικροσκοπικά σωματίδια, τα οποία στη συνέχεια φωτίζονται από ένα λέιζερ. Το φως που διασκορπίζεται από τα σωματίδια συλλαμβάνεται από μια κάμερα και η κίνηση των σωματιδίων παρακολουθείται με ανάλυση των εικόνων. Παρακολουθώντας την κίνηση των σωματιδίων, οι ερευνητές μπορούν να καθορίσουν την ταχύτητα και την κατεύθυνση της ροής του νερού.

Η νέα μέθοδος έχει πολλά πλεονεκτήματα έναντι των παραδοσιακών μετρητών ροής. Πρώτον, είναι μη επεμβατικό, που σημαίνει ότι δεν απαιτεί να τοποθετηθούν αισθητήρες στο νερό. Δεύτερον, μπορεί να παρέχει μετρήσεις σε πραγματικό χρόνο της ροής, οι οποίες μπορεί να είναι χρήσιμες για την κατανόηση του τρόπου με τον οποίο μετακινείται το νερό σε ταχέως μεταβαλλόμενα περιβάλλοντα. Τρίτον, μπορεί να παρέχει λεπτομερείς πληροφορίες σχετικά με τη ροή, όπως η ταχύτητα και η κατεύθυνση της ροής σε διαφορετικά σημεία στο νερό.

Οι ερευνητές πιστεύουν ότι η νέα μέθοδος θα μπορούσε να έχει ένα ευρύ φάσμα εφαρμογών, από τη βελτίωση της πρόβλεψης των καιρικών συνθηκών στην κατανόηση της συμπεριφοράς των βιολογικών συστημάτων. Για παράδειγμα, η μέθοδος θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για να μελετήσει τον τρόπο με τον οποίο ρέει το νερό γύρω από τα αντικείμενα σε ένα ποτάμι ή πώς μετακινείται το νερό μέσω των κυττάρων.

Η έρευνα δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Optics Express. Η ερευνητική ομάδα καθοδηγήθηκε από τον καθηγητή Amitabh Verma του Τμήματος Μηχανολογίας του Πανεπιστημίου του Maryland.