PIV技术在气体界面不稳定性实验研究中的应用

采用粒子图像测速(Particle Image Velocimetry,PIV)技术,以乙二醇烟雾作为示踪粒子,实验测量了平面激波作用下SF6气柱-空气界面Richtmyer-Meshkov不稳定性演化图像和二维速度场.测量结果揭示了不稳定性流场的典型特征和细微结构,与高速摄影和数值模拟结果符合,说明建立的PIV技术适...     

一种改进的光场μPIV反卷积重建算法

光场显微粒子图像测速技术(μPIV)利用Lucy-Richardson反卷积算法重建粒子场时需进行多次迭代计算,重建耗时长.为提高重建效率,本文利用光场μPIV流场测量过程中示踪粒子稀疏分布的特点,提出一种改进的反卷积重建算法.该算法以粒子场中非零元素与对应点扩散函数的乘积和代替粒子场与点扩散函数的卷积运算,减少了反卷...     

大雷诺数下方柱绕流PIV试验及数值模拟

基于风洞试验利用粒子图像测速技术(PIV)研究了大雷诺数(Re=3.42×10~4)下方柱绕流流场,并应用本征正交分解(POD)法分解PIV瞬态速度场,获得了方柱尾流的低阶模态和重构流场结果,研究方柱绕流的流动机理.采用γ-Re_θ和k-ωSST两种湍流模型研究了大雷诺数下方柱尾流的速度分布以及湍动能变化。风洞PIV试验可准确的观测方柱尾流脉动流场,基于POD方法得到的前6阶模态占总能量的78.7%,前6阶模态即可较准确重构流场并捕获流场的主要特征。通过对比,γ-Re_θ模型是较优的湍流模型,可较好地得到尾流的湍动能及其变化规律。     

PIV系统水洞流场测量准确度与误差分析

为了改进粒子图像测速技术,分析限制PIV系统测量准确度的因素.利用PIV系统分析比较了水洞中无模型和圆球模型两种环境下的流场.6 m/s水速下,无模型流场测量PIV系统测量准确度优于1.3%.通过比较标准球模型流场理论值和测量结果,表明,所测量区域内大部分区域的测量准确度均优于2%,在球模型边界与靠近连接杆位置,误差达到6%~8%左右.对造成PIV测量误差的原因进行了探讨,为系统改进提供了参考.     

超声粒子图像测速技术及应用

心血管疾病的产生与动脉血流的流动状况密切相关。然而,目前普遍应用的超声多普勒成像技术不能精确测量复杂血流流场信息。本文提出了一种基于超声造影微泡的超声全流场粒子图像测速技术,能够获得多维流速速度信息,且不依赖于声束与速度向量之间的夹角。本文首先着重阐述了超声全流场粒子测速技术的基本原理以及系统组成,并对直管流和旋转流场流体动力学特性进行了实验测试研究,实验结果表明本技术能够测量全流场速度,并可作为表征复杂血流流场的有力手段。      

用于层析粒子图像测速的模拟粒子场成像

对层析粒子图像测速(PIV)技术中示踪粒子成像部分进行理论分析,并结合真实风洞的相应参数,通过搭建模拟粒子成像平台的方法来进行研究。设计了一套体积为80 mm×100 mm×100 mm的激光照明系统,以提供粒子场的入射光强。建立了示踪粒子的三维成像模型,从而得到层析PIV系统的模拟图像。分析了影响PIV系统成像质量的相关因素。在单像素粒子数为0.007 7的情况下,通过真实粒子图像和模拟粒子图像比较,验证了该方法的正确性。     

光学仪器 其他

Q631//Q819 2006065470液相生物芯片检测技术的改进=Improvement of suspen- sion bioehip detection technology[刊,中]/张玺(武汉军械士官学校光电技术研究所．湖北,武汉(430075)),王小兵…//激光与光电子学进展．—2006,43(3)．—69-72介绍了液相生物芯片检测技术的进展,给出了一种能对液相生物芯片进行快速、准确、高灵敏度分析的检测技术。该技术采用数字图像采集技术获取二维检测区域的微球探针荧光信号,提高了检测速度。微流场是液相芯片的检测场所,研究了微流场系统的设计和流速控制方法。图3参9(严寒)     

粒子图象测速技术在内燃机缸内流场研究中的应用

本文应用粒子图象测速技术（PIV）对内燃机压缩过程中的缸内流场进行了实验研究。开发的实验装置可真实模拟内燃机的进气、压缩和膨胀行程，并且适于开设大窗口以测取大区域的全场速度分布。开发建立的PIV拍摄及数据处理系统实现了对瞬态全场流动参数的较精确的测量处理，可直观地给出流场中的涡流特征。文中有部分结果实例。     

旋翼尾流时空发展二维速度场的实验研究

旋翼作为直升机的主要升力和操纵部件, 具有复杂的流场结构, 如非定常性, 桨-涡干扰和桨尖涡等, 导致旋翼流场研究十分困难. 针对这一问题, 结合锁相技术和粒子图像测速(particle image velocimetry, PIV)技术开展了悬停状态下旋翼流场的实验研究, 并通过本征正交分解(proper orthogonal decomposition, POD)提取主要含能模态, 刻画流场时空演化. 结果显示, 旋翼尾流发展过程中向旋转轴靠近, 二维流场结构呈现倒三角结构, 即扩展到三维流动中会呈现倒锥型结构的特性; 通过POD进行含能模态分析, 旋翼尾流中对湍动能贡献最大的为桨叶涡结构, 其次是桨尖涡结构.      

基于轻量化深度学习模型的粒子图像测速研究

粒子图像测速(PIV)作为一种非接触的、全局的间接流体力学测量技术,能够从图像中获取流体的速度场,从而揭示流体的运动规律。随着深度学习技术的发展,用深度学习技术来进行粒子图像测速具有很重要的研究价值和广泛的应用前景。基于光流神经网络,提出了一种改进型轻量级卷积神经网络,在提高粒子图像测速精度的同时,减小了模型的参数量,提高了测试速度。首先,将目前能够获取最优刚体估计的光流神经网络架构进行了改进,采用人工合成的粒子图像数据集进行有监督训练。然后,将训练得到的网络模型与当前最先进的用于粒子图像测速的深度学习模型进行对比评估。实验结果表明,本文提出的基于轻量化深度学习模型的粒子图像测速模型在不损失精度的同时,模型参数量减小了9.5%,测试速度提高了8.9%。     

多光谱成像的粒子图像测速

基于时间分辨的粒子图像测速技术(time-resolved particle image velocimetry, TR-PIV)是一种广泛应用的非接触式二维瞬时流场可视化测量技术。为了得到流场精细的瞬态空间结构和演变过程,提出了一种利用多光谱成像技术来提高流场测量的时间分辨率的方法。利用多个不同波长的脉冲激光照明流场中的同一测量区域,使用多光谱成像系统采集不同波长的粒子图像,经过图像分离,判决计算产生速度矢量场。为了验证这一原理的可行性,使用三种不同波长(488,532和632.8 nm)的单色光谱脉冲搭建了一套基于多光谱成像的TR-PIV系统,通过多波长激光脉冲之间时序的精确控制,将两帧图像之间的时间间隔从10 ms缩短至3.4 ms,时间分辨率提高了3倍。结果表明基于多光谱的TR-PIV测量系统在保持PIV技术瞬时全场测量特点的同时,时间分辨率大为提高。     

应用于微细流场的全息荧光粒子图像三维测速系统

利用亚微米荧光示踪粒子的离焦微细观测时的衍射图样,可以分析确定荧光粒子垂直于图像平面的轴向的位置, 实现对示踪粒子的三维定位．再结合应用于二维流畅测速领域的PIV技术,可利用全息荧光粒子图像测速技术实现流体速度分布的三维测量。     

等离子体激励在滤清器中应用的试验研究

本文对采用等离子体激励控制滤清器惯性级中的气流分离进行了试验研究。采用粒子成像测速技术(PIV)测量3种不同位置处等离子体激励下的惯性级大分离位置处的速度流场。试验结果表明:等离子体激励产生的诱导气流对流场注入能量,能够增大出口气流的纵向分速。激励的效果与激励位置有关,激励位置越靠近气流分离点,激励效果越明显,出口气流纵向分速越大。因此,选取合适的等离子体激励器贴附位置,可以提高等离子体激励对惯性级中总压损失的控制效果。     

水洞流场PIV显示与分析系统离轴测试校正

粒子图像测速技术(PIV)通过测量被测流场截面上每一位置点的速度,获得整个被测流场的信息.在PIV一般应用中所使用的照明激光片光与成像CCD装置的拍摄方向是垂直的,在某些应用场合受测试条件的限制,需要采用离轴方式进行测量,此时CCD成像方向与照明的激光片光不垂直,而是有一定夹角.离轴测试方式将对PIV系统的光学成像系统、示踪粒子选择和粒子图像处理带来影响.实验采用Scheimpflug离轴聚焦的方法对表面镀银高反射率的示踪粒子进行成像,通过调整成像透镜与CCD像面的夹角可获得清晰的粒子成像,并利用网格校正板和软件计算处理等方法有效校正了由于离轴测试带来的影响.     

单头部双级旋流器燃烧室流场PIV测量

利用粒子图像测速(PIV)测量技术对单头部双级旋流器燃烧室紊流流场进行了测量,试验研究主燃孔射流与旋流器旋转射流之间相互作用,结果表明:不同旋流器几何参数(如:叶片安装角)和主燃孔布置对轴向和径向气流速度分布及回流区结构的影响都较大,为了得到一个满意的气动特性和中心回流区,选择合理的主燃孔布局比旋流数更为重要.     

光学仪器 光学仪器装调

TH706 2005053982 利用平面止推轴系研制高精度定心仪=Development of a high precision eccentricity error measurement instrument with a thrust-shaft system[刊,中]／杨李成(中科院光电 所．四川,成都(610209)),凌宁∥光电工程．-2005,32 (6)．-39-42     

光学仪器 医用光学仪器

TH773 2004053959 人眼像差测量技术研究进展=Development of measurement of aberrations of the human eye[刊,中]/马军山(上海理工大学光电学院。上海(200093)),马宏…∥光学仪器,—2004,26(1),—64-71 详细回顾和描述了阴影眼像差仪,Hartmann-Shack     

用于彩色光照粒子图像测速的粒子场模拟成像

分析了基于彩色光照的粒子图像测速算法中示踪粒子的成像原理,并根据实际流场中的应用环境以及彩色粒子图像测速算法的实验条件,采用一套由白色光源和波长线性变化的滤波片组成的照明系统,为粒子场提供不同深度、相同光强的彩色体积光照明.根据针孔相机模型和其对应的点扩散函数,建立示踪粒子的三维成像模型,得到在彩色体积光照射下流场中的...     

基于POD方法开缝圆柱绕流流场的研究

利用粒子成像测速技术（particle image velocimetry,PIV）,在水槽中探究缝隙对圆柱流场结构的影响,应用频谱分析和本征正交分解（proper orthogonal decomposition,POD）方法,研究了开缝圆柱流场相干结构.实验Reynolds数范围内,缝隙的"吹吸"作用从根本上改变了圆柱绕流近区尾流结构,前6阶模态形态是流场中最主要的相干结构.第1,2阶模态形态控制着圆柱绕流流场涡街相继脱落过程,1或2阶模态系数为尾迹涡的固有频率;第3,4阶模态形态控制着脱落旋涡沿流向方向能量运输;第5,6阶模态形态中的同向涡旋结构作用于旋涡缓慢脱离柱体这一过程,并对旋涡能量起着衰减作用.      

扩散燃烧流场的PIV测试方法探讨

由于能提供高时空分辨率的瞬时流场信息,二维粒子成像速度仪(PIV)已广泛应用于燃烧流场的测量.本文利用PIV对甲烷同轴射流扩散燃烧的流场进行了测量,针对测量中出现的示踪粒子导入、火焰发光干涉、光强不均、数据处理等问题进行了分析和实验,获得了有效的解决办法和满意的测量结果.