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Studies on the effect of imaging parameters on dynamic mode decomposition of time-resolved schlieren flow images

机译：成像参数对时间分辨席列尔流动图像动态模式分解影响的研究

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Dynamic modal analysis enables new insights into the spatio-temporal dynamics of complex flow scenarios. Time resolved schlieren imaging provides significant information in compressible flow scenarios on flow structures and their evolution. We conduct a systematic study using synthetic images and experimental schlieren images on the effect of image acquisition parameters on the modal analysis by dynamic mode decomposition (DMD). We consider the effect of two important capture parameters - the capture rate (f(s)) and the exposure time (t(exp)). Analysis is carried out on two sets of synthetic images, SI-I, an unsteady wavy interface created using a linear combination of sinusoids, and SI-II - hypothetical shock oscillations. Finally, a flapping supersonic jet is observed using high-speed schlieren with a nano-pulsed laser light source with three different imaging parameters. We find that among the two parameters the effect of exposure time on modal analysis and its interpretation is more pronounced than capture rate. An exposure time of 5% of maximum exposure produces 8% reduction in mode amplitude, and in case of long exposure the dynamic significance of modes undergoes complete change. If the flow images are instantaneous, then the spatial mode shapes of dominant modes remain the same irrespective of the capture rate. Aliasing has to be considered in sub-Nyquist capture rates, however, the actual frequencies can be suitably resolved. (C) 2019 Elsevier Masson SAS. All rights reserved.
机译：动态模态分析使您能够对复杂流情景的时空动态有了新的见解。时间可分辨的schlieren成像在可压缩流动场景中提供了有关流动结构及其演化的重要信息。我们使用合成图像和实验schlieren图像进行系统研究，研究图像获取参数对通过动态模式分解（DMD）进行的模态分析的影响。我们考虑两个重要的捕获参数的影响-捕获率（f（s））和曝光时间（t（exp））。分析是在两组合成图像上进行的，SI-I是使用正弦曲线的线性组合创建的不稳定波浪界面，而SI-II是假设的震动。最终，使用高速刻线机和具有三个不同成像参数的纳米脉冲激光光源，观察到了扑动的超声波喷射。我们发现，在这两个参数中，暴露时间对模态分析及其解释的影响比捕获率更为明显。最大曝光量的5％的曝光时间会使模式振幅降低8％，并且在长时间曝光的情况下，模式的动态重要性会完全改变。如果流图像是瞬时的，则主导模式的空间模式形状将保持不变，而与捕获速率无关。必须在次奈奎斯特捕获速率中考虑混叠，但是可以适当地解析实际频率。 （C）2019 Elsevier Masson SAS。版权所有。

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