三维粒子成像测速（PIV）中粒子像斑定位的透视成像原理,方法及其可确定性

在三维粒子成像测速（ＰＩＶ）方面,可运用体积光照明同时从不同光轴用多个照相机获得ＰＩＶ图像,如何根据这些不同光轴获得的ＰＩＶ图像确定出粒子物点的空间位置是实现三维粒子成像测速的前提。基于此,本文提出了根据多幅不同光轴的ＰＩＶ图像的粒子像斑实现粒子物点三维定位的透视成像定位原理和方法,精确确定透视平面与透视中心在空间的位置是实现粒子物点三维定位的关键,直接测定透视中心（照相机的光学中心）和透视平面在     

两相流场粒子成像测速技术(PTV-PIV)初探

在单相ＰＴＶ－ＰＩＶ研究基础上，研究液固两相流场粒子成像图像数字测速技术．首次用ＰＴＶ技术得到直槽道中液固两相流场二维瞬时全场两相流速分布．初步探讨了两相ＰＴＶ－ＰＩＶ技术中与单相ＰＴＶ－ＰＩＶ测速技术的关键不同之处，提出两相ＰＴＶ－ＰＩＶ测速采样的两相相容性准则．为深入研究两相流场粒子成像测速技术奠定了基础．     

PIV图像粒子像斑定位偏差综合评估试验及其测速误差评估

本文针对ＰＩＶ技术的直接测量法中图像的可读性和可测性，讨论了从模拟图像到数字图像，最后到粒子像斑中心位置的确定过程中的误差规律；并提出了一种称之为粒子像斑定位偏差综合评估的试验方法。     

基于BICC算法的PIV技术

对基于ＢＩＣＣ（ＢｉｎａｒｙＩｍａｇｅＣｒｏｓｓ－Ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ）算法的ＰＩＶ（ＰａｒｔｉｃｌｅＩｍａｇｅＶｅｌｏｃｉｍｅｔｒｙ）技术的原理进行了较详细的介绍．以封闭的正方形容器内的旋转流场为例，用计算机模拟检验了ＢＩＣＣ算法的可靠性，最后利用ＰＩＶ技术对阀腔内真实流场进行了测量．结果表明，ＢＩＣＣ算法能有效地进行图像粒子的识别，利用该算法可以得到精确的ＰＩＶ测量结果．     

一种快速PIV诊断系统

粒子图像测速技术已在国内外得到了广泛的重视和应用。但能否推广应用的关键在于发展一个快速的诊断系统，本文介绍一种快速ＰＩＶ诊断系统的原理和它的硬件、软件的构成。     

SPH方法的运动边界条件研究Research on the moving boundary condition in SPH method

提出一种设置运动边界条件的方法,研究边界附近流体粒子积分截断和非物理穿透边界的问题。边界外的虚粒子在每个时间步由边界附近流体粒子对称生成,赋予相应的物理量,并在虚粒子中引入排斥力,利用拉格朗日形式的N‐S方程自编SPH程序,参考一维激波管的精确解验证边界方法的适用性,研究运动边界条件在计算模型中应用。激波管的模拟结果与精确解基本一致,且在运动边界模型中也计算获得合理的结果。文中提出的运动边界条件,避免了边界附近流体粒子积分截断问题,阻止流体粒子在边界处发生非物理穿透的现象。     

SPH方法的运动边界条件研究

提出一种设置运动边界条件的方法,研究边界附近流体粒子积分截断和非物理穿透边界的问题。边界外的虚粒子在每个时间步由边界附近流体粒子对称生成,赋予相应的物理量,并在虚粒子中引入排斥力,利用拉格朗日形式的N-S方程自编SPH程序,参考一维激波管的精确解验证边界方法的适用性,研究运动边界条件在计算模型中应用。激波管的模拟结果与精确解基本一致,且在运动边界模型中也计算获得合理的结果。文中提出的运动边界条件,避免了边界附近流体粒子积分截断问题,阻止流体粒子在边界处发生非物理穿透的现象。     

活性流体流变行为的布朗动力学模拟研究

活性流体在用于开发新材料方面具有巨大潜力, 满足这一需求就要定量掌握活性流体所表现的特殊力学行为, 特别是流变行为. 扩展布朗运动方程, 建立自驱动活性粒子的运动模型, 基于反向非平衡法确定活性流体的黏度, 考察活性粒子体积分数、直行速度和转向扩散系数对活性流体流变行为的影响规律, 确定活性流体特殊流变行为的形成机理. 结果表明, 活性流体的流变曲线可被划分为黏度下降区、过渡区和牛顿区; 活性粒子体积分数越高, 活性流体的非牛顿特性越显著, 活性粒子的直行运动引起活性流体在低剪切速率区域黏度下降, 直行运动和转向运动的耦合作用导致中剪切速率区域流变曲线非单调变化, 活性粒子频繁发生转向运动会导致活性流体非牛顿特性受到抑制; 活性流体的宏观流变学特性和粒子的涨落直接相关, 活性粒子体积分数越高、直行速度越快和转向扩散系数越小, 活性流体中活性粒子越容易产生显著的涨落; 低剪切速率区域内活性粒子涨落明显, 随着剪切速率增大, 活性粒子的涨落逐渐被削弱, 粒子的聚集结构不断被破坏, 最终体系的流变行为类似一般被动流体.      

胶体微泵的耗散粒子动力学模拟

应用耗散粒子动力学方法研究了胶体微泵.每个胶体小球按照既定的运动规律相继运动,从而可驱动流体.首先利用耗散粒子动力学方法计算了泊肃叶流动,验证了模拟的正确性.然后模拟了由六个胶体小球组成的周期性胶体微泵的工作过程.胶体颗粒与周围流体粒子之间采用了弹性碰撞模型;模拟中选择了合适的参数,从而可提高流体的粘度并保证DPD流体的不可压缩性.模拟结果与他人的实验数据进行了对比,两者很好吻合.模拟结果显示,胶体微泵的无量纲流量的绝对值随着小球运动ω的变小而增大;而随着ω的减小,无量纲流量的振幅也相应变大.     

云南公路滑坡稳定性分析中模糊信息分析法的应用

将模糊信息分析方法应用于公路滑坡稳定性分析。运用模糊信息分析中的模糊信息信息分配、信息集中等方法,在云南元磨高速公路滑坡的50组公路滑坡资料中选取了滑坡高度、坡度、组成物质的粘聚力、内摩擦角等重要影响因素,建立了其与滑坡稳定性之间的模糊关系,得到相应的滑坡稳定性分析数学模型。应用该模型对该区域其他滑坡进行验证,其效果良好,故该方法可较好的应用于实际。     

Lateral compression of thin-walled tubes: Strain measurement by image analysis

An experimental technique based on image analysis is proposed for the measurement of the strain field in tubes subjected to lateral collapse. Data are numerically treated to reduce the experimental error, and a correction to account for the curvature of the profile is introduced. The results, also compared with others obtained with electrical strain gages, confirm the validity of an existing model for strain and crushing force prediction.     

一种新的磨粒图像特征参数

探讨了小波分析在磨粒图像处理中的应用 ,提出了基于磨粒图像统计特征的粒度参数概念 .利用小波分解对磨粒图像进行分解 ,然后对分解的图像进行统计分析 ,实现磨粒图像的特征提取 .结果表明 ,粒度参数可以作为磨粒图像的综合特征参数     

计算机辅助光弹性应力分析

本文提出一种新的计算机辅助光弹性应力分析方法,它具有全电子记录、全自动应力场分析、光路简单等优点。相位技术的采用使数据精度大大提高。文中给出了几种实验光路以及提高图象质量的方法,用对经受压圆盘光弹实验证明了方法的可行性。     

基于图像分析法的水稻茎秆力学性能测量与分析

水稻茎秆力学性能的准确描述是水稻抗倒伏力学分析的关键。由于茎秆是由生物活性材料组成的形状不规则柔性结构,传统的测试方法难以对其力学性能进行准确测量。以南方水稻为研究对象,采用拉伸试验机对水稻茎秆进行了拉伸试验。首先采用传统的应变片方法测量应变,继而探索采用图像分析法实现非接触、高精度地测量水稻茎秆的截面尺寸、拉伸变形。用数字摄像机记录不同荷载水平下试件表面的数字图像,采用数字图像相关分析法(DIC)进行分析,通过两种方法计算茎秆的轴向应变;将完成拉伸实验的试件切片,采集其横截面的数字图像,通过数字图像分析技术得到其几何特性,并对大量实验数据进行了统计分析,实现了对水稻茎秆弹性模量、抗弯刚度等的合理描述。实验结果表明,采用传统的应变片测量求得的水稻茎秆的弹性模量的离散性极大,超出样本差异性的范围,而采用数字图像分析方法得到的弹性模量、抗弯刚度的结果有一定的离散性,但分布比较合理,比较准确地反映了水稻茎秆相关的力学性能。     

确定眼动平动的一种新方法

本文提出了一种全自动确定眼动平动的新方法，首先用形心法确定瞳孔的初始位置，再用亚像素边界算子提取瞳孔边界，并用带自动优化功能的椭圆拟舍最终确定瞳孔的精确位置，该方法能较好地消除眼见遮挡和照明带来的边界位置变化。     

脆性固体变形响应与裂纹扩展的同步试验观测及其定量分析

通过对砂浆试样的材料变形响应和表面裂纹图象的同步观测实验研究、试样表面细观裂纹萌生和裂纹扩展图象信息的采集和量化方法的研究，探讨脆性固体材料的损伤状态与其宏观力学响应之间的关联。用本文提出的实验及其分析处理方法，可以得到砂浆、混凝土、岩石一类脆性固体材料在承载和变形过程中，表面裂纹扩展的定量结果。试样的表面裂损度代表了砂浆试样在承载和变形过程中表面裂纹扩展的情况，也在一定程度上反映了试样内部的损伤情况。     

测量土体内部位移场的一种新方法

采用数字图像相关分析方法,对砂土受均布荷载作用的全场位移进行了测试分析,并与传统的布辛奈斯克解计算结果相比较,得到了满意的效果,该法在连续体的位移场测量方面已有广泛应用,而用于土体的位移测量却少见,测得位移场后,再根据土的本构关系即可求得相应的应力场。这为土体模型试验中量测变形开拓了新的途径,也为岩土和地基工程的深入研究提供了一种更有效的方法。     

数字图像相关技术中插值偏差的理论估计

数字图像相关测量的普及提出了建立散斑质量评价体系要求,即发展针对不同的数字散斑图能够评估测量精度的标准方法.其中,数字图像相关计算中插值误差引起亚像素位移系统偏差(插值偏差)的估计是评价散斑质量的重要参数,然而至今插值偏差与散斑图结构及其插值方法之间的深层机制仍然不明,而且缺乏快速有效的手段估计插值偏差的量级.基于傅里叶方法获得了插值偏差的解析表达式.在满足采样定理的情况下,对其简化得到了插值偏差的带限近似形式和正弦近似形式.插值偏差的正弦近似形式解释了插值偏差随亚像素平移呈正弦形式变化的现象.基于插值偏差的正弦近似公式,提出了决定插值算法用于相关匹配优劣的插值偏差核概念,它表征了插值算法对散斑图特定频率的偏差响应,插值偏差是由插值偏差核与图像功率谱乘积的积分决定的.基于理论分析,提出了一种通过散斑频谱和插值偏差核估计插值偏差的简便有效算法,较之于传统的散斑图平移方法有明显的速度优势.分析了模板大小对估计精度的影响,并通过模拟进行了验证.解释了插值偏差产生的深层机理,解决了长久以来插值偏差难以快速估计的问题.不仅可以用于插值偏差估计,也可以用于插值算法优化,滤波模板选取等问题.对建立散斑质量评价体系,从而制作方便用户的水转印标准散斑也有推动作用.      

Investigation on time scales in a low Reynolds number jet flow using particle-tracking velocimetry

The near flow field of an axisymmetric water jet at Reynolds numbers between 2000 and 5000 is investigated using Particle-Tracking Velocimetry. Measurements are taken in the longitudinal section (along the mean flow) and in cross-sections (orthogonal to the mean flow). From the former, correlation coefficients of the two in-plane velocity components in a Lagrangian framework are obtained: thus Lagrangian integral scales can be computed. Those of the streamwise velocity (axial) component increase on moving away from the centreline, whereas the opposite happens for the vertical velocity (radial) component: integral time scales of the two components are almost equal at the interface between jet and ambient fluids. On the other hand, integral scales are almost constant or increase slightly with the axial direction. In cross-sections, fluid ejection and injection from the jet centreline are observed to be connected to counter-rotating vortices (mushroom): their number and size change with Reynolds number in agreement with results from other authors. The maximum ejection velocity (orthogonal to the mean jet flow), at 3 nozzle diameters downstream of the outlet, is found to be one half of the mean outlet velocity.     

NUMERICAL CALCULATION OF LONDON-VAN DER WAALS ADHESION FORCE DISTRIBUTIONS FOR DIFFERENT SHAPED PARTICLES

A basic method to calculate van der Waals dispersion force distributions for submicron superquadric particles in particle-wall systems is presented. The force distribution is achieved by rotating particles through a large number of arbitrary spatial orientations, each time keeping constant the contact distance to the wall surface while calculating the dispersion force. To accomplish this, the use of 2D particle shape suffices, that is, through using an inter-dimensional function, which has been determined previously. A further development of the method within digital image analysis may lead to possible applications to forecasting the macroscopic properties of particle systems, for example, flowability, agglomeration behavior or dispersibility. For small ranges of superquadric particle shapes, each with a different size, the way from determining the inter-dimensional function up to applying image analysis is shown in an example.