Visualización No Intrusiva de Campos de Flujo Ópticamente Inaccesibles Utilizando Tomografía por Emisión de Positrones
Autores: Bruggemann, Jeremy; Gross, Andreas; Pate, Stephen
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2020
Acceso abierto
Artículo científico
2020
Visualización No Intrusiva de Campos de Flujo Ópticamente Inaccesibles Utilizando Tomografía por Emisión de Positrones
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Tecnología
PET
Campos de flujo
Estudio numérico
Reconstrucción
Simulaciones
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 14
Citaciones: Sin citaciones
Persisten una brecha tecnológica en la visualización de campos de flujo ópticamente inaccesibles, como los de sistemas integrados. Los avances en la tecnología de tomografía por emisión de positrones (PET) están permitiendo su uso en el campo de la ingeniería para abordar esta brecha tecnológica. Este documento discute un estudio numérico realizado para caracterizar la capacidad de un sistema PET moderno para reconstruir un mapeo tridimensional del campo de flujo ópticamente inaccesible aguas abajo de un orificio. Se ideó un método para simular la respuesta de un detector de anillo a una solución de radioisótopo de flúor-18/agua inyectada en el flujo a través de una tubería de grosor estándar con orificio. Se utilizó un código comercial de dinámica de fluidos computacional y el paquete de física de simulación GEANT4 Applications for the Tomographic Emission Monte Carlo para llevar a cabo las simulaciones. Los resultados indican que características geométricas, como el diámetro interno de la tubería, pueden resolverse con una precisión de unos pocos milímetros con niveles de actividad específicos de 155 Bq/Voxel (91.2 Bq/mm) y tiempos de adquisición tan bajos como 15 s. Los resultados también sugieren que características de flujo, como la extensión radial de la capa de cizallamiento entre el flujo primario y el flujo secundario de recirculación, pueden resolverse con una precisión de 5 mm con el mismo nivel de actividad, pero con tiempos de adquisición de 45 s.
Descripción
Persisten una brecha tecnológica en la visualización de campos de flujo ópticamente inaccesibles, como los de sistemas integrados. Los avances en la tecnología de tomografía por emisión de positrones (PET) están permitiendo su uso en el campo de la ingeniería para abordar esta brecha tecnológica. Este documento discute un estudio numérico realizado para caracterizar la capacidad de un sistema PET moderno para reconstruir un mapeo tridimensional del campo de flujo ópticamente inaccesible aguas abajo de un orificio. Se ideó un método para simular la respuesta de un detector de anillo a una solución de radioisótopo de flúor-18/agua inyectada en el flujo a través de una tubería de grosor estándar con orificio. Se utilizó un código comercial de dinámica de fluidos computacional y el paquete de física de simulación GEANT4 Applications for the Tomographic Emission Monte Carlo para llevar a cabo las simulaciones. Los resultados indican que características geométricas, como el diámetro interno de la tubería, pueden resolverse con una precisión de unos pocos milímetros con niveles de actividad específicos de 155 Bq/Voxel (91.2 Bq/mm) y tiempos de adquisición tan bajos como 15 s. Los resultados también sugieren que características de flujo, como la extensión radial de la capa de cizallamiento entre el flujo primario y el flujo secundario de recirculación, pueden resolverse con una precisión de 5 mm con el mismo nivel de actividad, pero con tiempos de adquisición de 45 s.