3D 유동장 재구성에 로터리 테이블이 어떤 기능을 하나요? 스크랩 강철 예열 효율 향상

로터리 테이블은 2차원 측정값을 3차원 모델로 변환하는 중요한 기계적 인터페이스 역할을 합니다. 실험용 스크랩 강철 용기의 방향을 레이저 관찰 시스템에 대해 정밀하게 변경함으로써 연구원들이 여러 각도(일반적으로 90도 차이)에서 유동 속도 데이터를 캡처할 수 있도록 하여 완전한 3D 유동장을 합성하는 데 필수적입니다.

표준 입자 이미지 유속계(PIV) 시스템은 본질적으로 단일 평면에서의 유동 측정으로 제한됩니다. 로터리 테이블은 피사체를 회전시켜 이러한 제약을 극복하고, 직교하는 2D 데이터 세트를 결합하여 전체 3D 속도 벡터를 수학적으로 재구성할 수 있도록 합니다.

2차원 한계 극복

레이저 관찰의 제약

스크랩 강철 예열과 관련된 실험 설정에서 유동장은 종종 PIV 시스템과 같은 레이저 시트를 사용하여 관찰됩니다.

이 기술은 단일 평면의 빛을 생성합니다. 결과적으로 해당 평면에 평행한 속도 구성 요소만 측정할 수 있습니다. 빛 평면 안팎에서 발생하는 움직임(세 번째 차원)은 감지하지 못합니다.

제어된 회전의 역할

복잡한 다중 카메라 체적 시스템을 설치하지 않고도 누락된 차원을 캡처하기 위해 로터리 테이블은 실험을 물리적으로 이동시킵니다.

용기를 90도 회전시키면 이전에 관찰할 수 없었던 유동 구성 요소(레이저 시트에 수직)가 평행하게 됩니다. 이러한 기계적 이동은 2D 센서가 유동의 "깊이"를 볼 수 있도록 효과적으로 합니다.

재구성 워크플로우

직교 데이터 획득

이 프로세스는 특정 간격으로 별도의 측정을 수행하는 데 의존합니다.

먼저 초기 방향에서 2D 속도 필드를 획득합니다. 그런 다음 로터리 테이블이 보조 각도로 정밀하게 회전합니다. 이 새로운 관점에서 두 번째 2D 데이터 세트가 획득됩니다.

교차 보정 및 합성

이러한 다른 각도에서 얻은 원시 데이터는 단순히 겹쳐질 수 없으며 수학적으로 통합되어야 합니다.

교차 보정 프로세스를 통해 데이터 세트가 함께 분석됩니다. 시스템은 첫 번째 각도의 속도 벡터와 회전된 각도의 벡터를 상관시켜 3D 공간에서 유동의 실제 크기와 방향을 계산합니다.

복잡한 유동 현상 분석

이 3D 재구성은 단순한 학술적인 것이 아니라 스크랩 강철 예열의 효율성을 이해하는 데 매우 중요합니다.

재구성된 벡터를 통해 열 관통(열이 스크랩을 우회하는 현상) 및 정체(공기가 순환되지 않는 사각 지대)와 같은 특정 현상을 정량적으로 분석할 수 있습니다. 이러한 복잡한 동작은 단순한 2D 이미징으로는 정확하게 식별할 수 없습니다.

정확도를 위한 중요 고려 사항

정밀성의 필요성

이 재구성 방법의 효과는 전적으로 로터리 테이블의 정확성에 달려 있습니다.

회전이 정확히 90도(또는 의도한 각도)가 아니면 교차 보정 알고리즘은 잘못된 벡터 필드를 생성합니다. 좌표계가 완벽하게 정렬되도록 하려면 테이블이 높은 기계적 충실도를 제공해야 합니다.

시간적 제약

이 방법은 회전 전후에 수행된 측정 간의 관계를 가정합니다.

회전에 시간이 걸리기 때문에 이 접근 방식은 정상 상태 유동을 분석하거나 통계적 평균을 사용할 때 가장 효과적입니다. 일반적으로 고가의 동시 3D 카메라 설정에 비해 일시적인 순간적인 변동을 포착하는 데는 덜 적합합니다.

성공적인 재구성 보장

목표에 맞는 올바른 선택

정량적 정확성이 주요 초점인 경우: 교차 보정 단계에서 기하학적 오류를 최소화하기 위해 로터리 테이블이 정확히 90도 정지하도록 보정되었는지 확인하십시오.
공정 최적화가 주요 초점인 경우: 재구성된 3D 데이터를 사용하여 "열 관통" 채널을 특별히 매핑하십시오. 이러한 누출을 식별하면 예열 효율성에서 가장 높은 수익을 얻을 수 있습니다.

정밀한 기계적 회전은 표준 2D 관찰과 고급 3D 체적 이해 사이의 다리 역할을 합니다.

요약표:

구성 요소/단계	3D 재구성에서의 역할	주요 이점
로터리 테이블	정밀한 90도 용기 회전 실행	2D 레이저 평면과 3D 깊이 간의 격차 해소
레이저 시트(PIV)	직교 각도에서 2D 속도 벡터 캡처	수학적 합성을 위한 고해상도 데이터 제공
교차 보정	다중 방향의 데이터 세트 통합	벡터를 상관시켜 실제 3D 크기 계산
유동 분석	열 관통 및 정체 구역 식별	스크랩 강철 용기의 열 효율 최적화

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시각적 가이드

참고문헌

Manabu Tange, K. Tsutsumi. Relationship between the Nonuniformity of Packed Structure and Fluid Permeability in a Model Scrap Preheating Vessel. DOI: 10.2355/isijinternational.isijint-2023-458

이 문서는 다음의 기술 정보도 기반으로 합니다 Kintek Furnace 지식 베이스 .