Laboratoř oddělení fyzikálních měření Technické univerzity v Liberci se dlouhodobě zaměřuje na oblast experimentální mechaniky tekutin. Zabývá se mechanickými vlastnostmi tekutin, popisuje jednotlivé děje v kapalinách a plynech jako je jejich pohyb (proudění) a přenosy energií. V poslední době dostává zadání i z biomechaniky. Příkladem projektu z oblasti biomechaniky je biologický reaktor pro pěstování bakterií nebo třeba sledování proudění krve v krční tepně (karotidě) s patologickým nálezem.
Liberečtí vědci z fakulty mechatroniky, informatiky a mezioborových studií (FM TUL) a univerzitního výzkumného Ústavu pro nanomateriály, pokročilé technologie a inovace využívají pokročilé metody v experimentální mechanice tekutin. Pomocí laserových měřících systémů v moderně zařízené laboratoři zkoumají netriviální děje v plynech a kapalinách. K dispozici mají špičkové vybavení pro tzv. Global Imaging - měřicí systém Particle Image Velocimetry pro sledování proudových polí (PIV), interferometrický systém pro měření charakteristik sprejů (IPI) a fluorescenční vizualizační systém pro výzkum teplotních polí (PLIF).
V jejich laboratoři probíhají pomocí laserů a digitálních kamer měření fyzikálních veličin pro účely optimalizace a automatizace průmyslových systémů, i experimentální výzkum fyzikálních dějů v různých technologických procesech. Výzkumné aktivity se zaměřují i do oblasti návrhu a vývoje měřicích metodik a aplikačních měřicích řetězců.
„V počáteční fázi jsme na Fakultě mechatroniky, informatiky a mezioborových studií TUL budovali laboratoř experimentální mechaniky tekutin založené na bezdotykových laserových technikách, jako jsou Laserová dopplerovská anemometrie (LDA) a Particle Image Velocimetry (PIV). Postupně se naše výzkumné aktivity posouvaly do oblasti globálních obrazových metod, takzvaných Global Imaging Methods. V současné době výzkumný záběr laboratoře významně přesahuje problematiku mechaniky tekutin a soustředí se zejména na metody kvantitativního zviditelňování fyzikálních dějů a procesů," shrnuje vedoucí oddělení fyzikálních měření profesor Václav Kopecký.
Podle Ing. Dariny Jašíkové PhD, se v laboratoři oddělení fyzikálních měření zaměřují na dva tematické okruhy: jednak na úlohy z mechaniky tekutin a jednak se zabývají rozvojem samotných měřících metod. „Často využíváme pro měření některou z technik souboru metod Global Imaging, které jsou založeny na laserových osvětlovacích systémech a záznamech speciálními kamerami. Jednou z technik metody Global imaging je metoda PIV - Particle Image Velocimetry. Tu využíváme v moderní experimentální mechanice tekutin pro kvalitativní (vizualizace) i kvantitativní (vyhodnocení rychlostí) popis proudových polí v kapalinách i plynech. Touto metodou zachytíme celou zkoumanou oblast najednou oproti bodovým měřicím metodám a lze ji s výhodou využívat pro sledování nestacionárních proudových polí," přibližuje mladá vědkyně.
Metody jsou založené na vizualizaci
Metody, které laboratoř využívá, jsou podle Dariny Jašíkové založeny na vizualizacích, tedy na vhodně zvoleném zdroji světla a snímacím prvku. Jako snímací prvek někdy postačí průmyslová barevná kamera, fotoaparát nebo fotodetektor. Velmi často je ale potřeba vysokorychlostní kamera. K vizualizaci využívají vědci standardní metody, nebo zkoušejí poskládat známé techniky novým způsobem tak, aby dosáhli požadovaných výsledky. Laserové osvětlovací systémy, je přitom jen část vybavení, které se v laboratoři používají. „Je to zdroj světla, protože laser je unikátní v tom, že je velice výkonný, dá se volit a časovat tak, aby byl kontinuální nebo pulzní a má přesně definovanou vlnovou délku využitelnou s kombinací různých optických filtrů. Pro některou aplikaci se hodí osvětlení laserovým světlem pro jinou aplikaci používáme klasickou ledku nebo speciální zdroje světla - například sírové výbojky jako velice výkonný osvětlovač, když potřebujeme osvítit velkou plochu a získat vysokorychlostní záznamy kamer," říká Darina Jašíková s tím, že každá aplikace je unikátní a vyžaduje jedinečné sestavy metod pro získání potřebných dat.
(Celý článek naleznete v příštím vydání Technického týdeníku.)