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01.02.2020 | Research Article | Ausgabe 2/2020 Open Access

Experiments in Fluids 2/2020

Psi-PIV: a novel framework to study unsteady microfluidic flow

Zeitschrift:
Experiments in Fluids > Ausgabe 2/2020
Autoren:
Ankur Kislaya, Antaran Deka, Peter Veenstra, Daniel S. W. Tam, Jerry Westerweel
Wichtige Hinweise
The original version of this article was revised: The symbol \(\Psi\) in the article title was inadvertently replaced with text and has been corrected.
A correction to this article is available online at https://​doi.​org/​10.​1007/​s00348-020-2913-0.

Publisher's Note

Springer Nature remains neutral with regard to jurisdictional claims in published maps and institutional affiliations.

Abstract

In microscopic particle image velocimetry (micro-PIV), correlation averaging over multiple frames is often required, leading to a loss in temporal resolution, therefore limiting the measurement accuracy for unsteady flows. Here, we present a new PIV method suitable to study steady and unsteady laminar flows between parallel plates (i.e., Hele-Shaw flow), which is a common flow configuration in microfluidic applications. Our method reduces the effective seeding density and yields similar if not higher signal-to-noise ratio (SNR) compared to conventional micro-PIV. We call this algorithm \(\Psi\)-PIV. \(\Psi\)-PIV requires a much smaller number of frames to reach the same SNR compared to the widely used correlation averaging method. This leads to a significant improvement of the temporal resolution. The \(\Psi\)-PIV algorithm is used in an experimental investigation of steady and unsteady flows in a Hele-Shaw cell. Our experiment shows that \(\Psi\)-PIV reduces the number of required frames by 8 times and 30 times compared to the frames required by conventional PIV for steady and unsteady laminar flow, respectively. In this study, PIV and \(\Psi\)-PIV use a single-pass cross-correlation to present the underlying difference between the two approaches.

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