水气两相流中稀疏气泡流动速度场的数字图像测量初探

由空压机提供的气体通过—排微小直径的喷嘴进入静止水体，形成水气两相流流场。在单相PIV和PTV技术的基础上，研究稀疏气液两相流情况下气泡的速度场分布。PIV算法采用快速傅立叶互相关分析法，而PTV算法需要获得每幅图像中每个气泡的形心，根据连续图像中的粒子对，计算速度。用PIV和PTV两种算法处理求出气泡的速度并对两种方法进行比较，其最终研究成果可应用于流体及多相流的流量测技术，提高我们进行低密度气液两相流相关研究的测量水平。同时为水气两相流的数值分析和理论研究提供流场测试的数据。     

风沙两相流测量技术研究进展

围绕风沙两相流的测量, 归纳了过去几十年来在风沙动力学研究中所使用的风速测量技术和输沙率测量装置.着重讨论了高频测量在目前风沙动力学研究中的必要性, 分析了传统风速和输沙率测量装置的优缺点.对新一代光学测量技术------PIV在风沙两相流测量中的应用进行了较为详细的探讨.指出PIV测速技术在风沙两相流研究中具有广泛的应用前景, 使用PIV测速技术可以得到风沙流结构、两相速度场等宏观信息, 同时也可以进行单个颗粒运动状态的研究.      

风沙两相流PIV测量算法研究

在风沙两相流图像特征的基础上，提出了一种基于模式识别动态聚类方法中$K$-均值 算法的数字面具(Digital Mask)自动生成算法来求解风沙两相流动. 简化了传统生成Digital Mask过程中手动设置参数的操作，减少了人为误差，为批量处理风沙两相流PIV图像提供 了一种安全快捷的方法. 并将该算法应用于风沙两相流的PIV实际测量，分别得到了不同流 动状态下的气流、沙粒以及风沙气固两相流的速度场.     

两相流PIV粒子图像处理方法的研究

本文在单相PIV技术的基础上研究了两相流动PIV图像处理方法，采用摸板匹配法和灰度加权标定法对两相粒子进行了识别、区分和标定，采用灰度互相关法对区分后的单相粒子图像进行了处理，应用基于以上方法编制的Windows应用软件，首先对由美国Minnesota大学复杂流动实验室提供的两相流动粒子图片进行了处理，通过对比分析可见，应用本文所采用的方法能对两相粒子进行有效的识别和区分，然后以搅拌槽内液固两相流场为例对此方法进行了应用。     

两相流显微PIV/PTV系统的开发

开发了一个能同时测量两相流中两相速度和细颗粒尺寸分布的显微PIV/PTV系统,其硬件系统包括大功率连续激光器、显微镜、高速摄像机;软件系统由改进的球形颗粒图像识别算法、各种图像处理算法和各种先进的PIV/PTV算法组成。其中改进的圆弧识别算法能够进行更准确地进行曲线分割而能对充满噪音并相互重叠的颗粒图像给出较好的识别结果。应用该PIV系统,可以在微秒和微米数量级上捕获细颗粒/气泡图像,并能较准确地同时得到两相速度、颗粒尺寸和浓度分布。对焚香可吸入颗粒物进行了速度和尺寸的同时测量,得到了较满意的结果。     

粒子图像测速技术研究进展

粒子图像测速技术(PIV)作为一种全新的无扰、瞬态、全场速度测量方法,在流体力学及空气动力学研究领域具有极高的学术意义和实用价值.本文对PIV技术的原理、分类作了简要地介绍,详细归纳和评述了现有的各种速度信息的提取方法,并对拓扑图论、神经网络、遗传算法、模糊聚类等新技术在PIV中的应用以及三维PIV技术、两相流PIV测试技术进行了介绍.指出当前PIV技术除了向三维和多相流方向发展外,如何提高PIV的测量精度以及缩短计算时间仍然是目前研究的主要目标.PIV技术随着计算机技术、激光技术和CCD性能的发展,必将取得更大的发展与突破      

两层液体Bénard-Marangoni对流的实验研究

采用粒子图像测速技术(PIV)对两层流体B(en)ard-Marangoni对流进行了实验研究.研究了各种不同厚度比下的临界对流模式,同时研究了在温差变大时向超临界对流模式转化过程.实验结果表明,界面张力对各种对流模式的形成和转变具有重要的作用.     

PIV技术在超及高超声速流场测量中的研究进展

本文分析了超声速流场对测量技术的特殊要求, 归纳了目前将粒子影像测速仪(particle image velocimetry, PIV)技术应用于超声速流场的测量时所面临的主要技术难点以及主要的解决方法, 分析了超声速流场中所用PIV粒子的主要要求、粒子特性、投放方法等, 介绍了PIV技术在超声速、高超声速流场测量中最新的国内外进展, 特别是给出了国内外关于高超声速流场中激波/附面层的相互干扰, 以及高超声速飞行器超燃冲压发动机主要部件内流场的PIV试验研究的最新进展.      

用PIV测试涡旋波流场的速度和剪应力分布

采用PIV瞬态流场测试技术,对二维槽道中的涡旋波流场不同相位上的速度分布和应力分布进行了测试和计算,本文定量地描述了槽道中涡旋波的形成过程及发展规律。通过调整振荡流的振幅和活塞行程,分析了Re数和Sr数对涡旋波流动的影响,得出了槽道内剪应力的分布状况以及平均剪切应力的周期性变化规律。深入分析了涡旋波流场强化传递现象的本质。     

二维后向台阶流流动特性的实验研究

利用PIV技术,通过系统对150相似文献   

粒子图像测速技术互相关算法研究进展

粒子图像测速技术(particle image velocimetry, PIV)中采用的互相关算法就是需要从独立 存在的两幅图像通过一定的判别方法得到流场中各点的流速矢量的计算方法. 互相关算法的具体实现步骤包括图像前处理、区域离散、 匹配原则选取、搜索方法选取和变形预测, 最后对结果进行后处理. 文中从上述几个方面总 结了国内外近年来互相关算法的发展过程, 并通过对各种方法精度和效率的比较对其应用发 展进行了归纳.     

壁湍流相干结构尺度及边界层内的SL标度律

利用高分辨率、高帧率PIV系统对湍流边界层中相干结构的多种空间尺度和边界层内SL 标度律在不同尺度下的具体表达形式进行了实验研究. 实验在两个动量损失厚度雷诺数 (Re_{\theta}=628.5和Re_{\theta}=1032.9)下测量平板湍流边界层中缓冲 层、对数区和外区的二维瞬时速度场. 应用 小波分析以及传统的统计学方法，在垂直于平板和平行于平板的平面内考察平板湍流边界层 中存在的相干结构的流向和展向尺度，并与已知的相干结构尺度实验结果进行了对比分析. 利用在动量损失厚度雷诺数628.5下测得的数据，对多种脉动结构(脉动速度结构等) 的空间关系及其标度律进行了研究. 第2项工作直接利用湍流边界层空间速度分布，对多种 流场尺度结构内部的She-Leveque(简称SL)标度律及自相似律进行了验证. 结果表明，各 单一流场尺度结构内部，流向脉动速度{\pmb u}'、法向脉动速度{\pmb v}'及 脉动涡分量\d {\pmb v}'/\d {\pmb x}的统计结构量均存在明显的标度律，标度 指数的形式与自相似律和SL标度律均非常吻合，只是常数随流场尺度的不同而不同， 且呈现一定的规律性. 但对于结构量的五阶矩随距离l的研究表明，自相似律和SL 标度律成立的范围并不完全一致，同时标度律成立的范围大小与流场尺度有明显关系.     

应用PIV对角区非定常马蹄涡结构的实验研究

利用PIV技术研究了柱体与平板层流边界层角区的非定常流动结构,流动显示和PIV测量均 表明角区存在3种非定常的马蹄涡模态,即绕合模态、脱落-绕合模态以及脱落-耗散模态, 一定$Re$数下主涡脱落后既可能表现为脱落-绕合模态,也可能表现为脱落-耗散模态. 这主 要取决于模型头部形状对涡轴造成的拉伸以及耗散和扩散程度. PIV测量表明,随雷诺数增 加主涡下方从壁面喷发的反向二次涡逐步增大形成强度和尺度较大的``涡舌', 该``涡舌' 将突入整个涡系所在的边界层,最终将主涡与上游涡系隔离并使其从旋涡生成区涡系脱落. 马蹄涡非定常摆动时具有较复杂的奇点形态组合和演化,反映涡轴受到了交替的拉伸和压缩 作用.     

Main results of the Second International PIV Challenge

This paper presents the main results of the Second International PIV Challenge which took place in Busan (Korea) on the 19th and 20th of September 2003. This workshop was linked to the PIV03 International Symposium, which was held at the same place the following week. The present contribution gives the objectives of the Challenge, describes the test cases and the algorithms used by the participants, and presents the main results together with some discussion and conclusions on the accuracy and robustness of various PIV and PTV algorithms. As all the results obtained cannot be detailed, this contribution should serve as a guide for the use of the full database of images and results which is available at .     

等离子体EHD顺电加速效应影响因素实验研究

利用PIV系统,在静止空气中,定量测量了等离子体激励器的诱导速度场,分析了激励参数等因素对等离子体EHD顺电加速效应的影响。通过实验发现:在激励频率固定的情况下,诱导气流速度随着电压的升高逐渐增大;在激励电压固定的情况下,存在一个诱导气流速度最大的最优频率,并且不同的激励器对应不同的最优频率。另外,初步分析了激励器布局、绝缘材料以及通电时间对诱导气流速度的影响。     

High-precision sub-pixel interpolation in particle image velocimetry image processing

The task of image interpolation and re-sampling for particle image velocimetry (PIV) is investigated, which is used for window shifting with sub-pixel accuracy and image or window deformation. A new interpolation scheme based on a Gaussian filter is introduced and compared with commonly used and widely accepted interpolation techniques in terms of the achievable root mean square deviation of the displacement estimates.     

基于CFD流态分析技术的座便器虹吸管道优化设计

在Fluent软件中应用RNG $k$-$\varepsilon$湍流模型及流体体积函数(VOF)对座便 器内部三维湍流流动进行了雷诺平均N-S方程的数值模拟，得到 了座便器内流场三维流动形态，研究了座便器虹吸管内流动规律，分析了虹吸管形状对流速 分布、压力分布及虹吸性能的影响，以三维湍流场的分析结果为依据，实现了座便器虹吸管 道的优化设计. 通过PIV测试数据验证了三维湍流数值模拟结果的准确性.     

Theory of cross-correlation analysis of PIV images

To improve the performance of particle image velocimetry in measuring instantaneous velocity fields, direct cross-correlation of image fields can be used in place of auto-correlation methods of interrogation of double- or multiple-exposure recordings. With improved speed of photographic recording and increased resolution of video array detectors, cross-correlation methods of interrogation of successive single-exposure frames can be used to measure the separation of pairs of particle images between successive frames. By knowing the extent of image shifting used in a multiple-exposure and by a priori knowledge of the mean flow-field, the cross-correlation of different sized interrogation spots with known separation can be optimized in terms of spatial resolution, detection rate, accuracy and reliability.For the direct cross-correlation method of single-exposure, double-frame systems which model video array detector interrogation and of double-exposure single-frame systems which generalize earlier direct auto-correlation methods of interrogation of photographic recordings, optimal system parameters are recommended for a range of velocity fields in order to eliminate signal bias and to minimize loss of signal strength. The signal bias resulting from velocity gradients in auto-correlation analysis can be eliminated in cross-correlation interrogation by appropriate choice of the optimal parameters. Resolution, detection rate, accuracy and reliability are compared with direct auto-correlation methods for double- and multiple-pulsed systems.     

扭矩转化器（T／C）内部叶片流道流场的二维PIV实验研究

本文利用二维ＰＩＶ技术研究了汽车无级调连装置中扭矩转化器内部叶片流道流场的复杂流动,实验结果表明泵和透平在不同转速下,静子叶片流道中的流场体现出不同的流动特征,文中还对实验误差进行了分析,提出了减少误差的措施,通过叶栅流动理论分析说明了本文结果的可靠性。