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．     

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     

稳定分层二层流室内实验早期格栅湍流结构

采用室内实验混合箱和粒子图像测速技术,本文研究了稳定分层无平均剪切二层流(上层淡水、下层盐水)振动湍流结构.对实验录像进行粒子图像测速技术处理,获得垂向二维流场(垂直于格栅平面)瞬时速度和涡量,并用于计算:①时均速度和时均涡量;②均方根速度;③均匀程度和各向同性程度;④平均流强度;⑤时均泰勒的欧拉积分长度尺度;⑥时均湍...     

数字全息粒子图像测速技术(DHPIV)研究进展

全息粒子图像测速技术(DHPIV)是当前非常具有发展潜力的非定常三维流场测量技术,是一种具有点空间分辨力的三维空间三维速度场和时间历程的实验观测方法和技术. 本文介绍了该项技术(数字全息DH和粒子图像测速PIV)的发展背景和近20年来的研究进展,并介绍了已测得的非定常复杂流动的初步结果. 详细论述了DHPIV技术所面临的关键性问题和应用基础问题以及相应的进展:粒子空间场的重建与再现的空间分辨率问题、粒子定位或位移精度问题、信噪比和数字再现的光学与快速算法以及测量空间的扩展等问题.同时讨论了数字离轴全息等有关技术的潜力, 介绍了进一步的研究发展方向.      

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      

圆柱绕流局部冲刷机制的实验研究

采用粒子图像测速技术和粒子图像识别技术研究了冲刷坑的演化过程及局部冲刷的流体动力机制。首先研究了动床条件下圆柱周围的床面演化过程,给出垂直对称面输沙率随时间变化以及圆柱下游垂直对称面的沙颗粒浓度和泥沙分布规律;其次针对典型冲刷坑形状固定底床,测量了圆柱下游的瞬时流场,并给出平均流场。结果表明尾流区平均剪应力较低,但垂向涡量和湍流强度较高。分析指出平均剪应力较低的尾流区域,局部冲刷的主要动力机制是尾涡和湍流的综合作用。     

气液两相流中气泡运动速度场的PIV分析与研究

粒子图像测速技术（PIV）作为一种无扰、瞬态、全场速度测量方法，已被广泛应用于液体或气体的单相流流速场测定。对于两相流PIV技术，目前还处于起步阶段，本文应用PIV技术的基本原理，对静止液体中的气泡运动速度进行了分析，并对有关气液两相流测量问题进行了探讨。     

非定常空化流场结构的实验研究

为深入研究非定常空化流场结构,本文用实验方法研究了绕Clark-Y型水翼的非定常空化流动现象.实验在空化水洞中进行,采用高速摄像技术观测了云状空化阶段的非定常空穴形态,并应用粒子成像测速系统(PIV)对绕水翼空化流场的速度场和涡量场等流动特性进行了同步的实验分析.研究表明:空化现象对流场结构有着重要的影响,在无空化和空...     

实验流体力学的粒子成像技术

<正> 1 引言 现代实验流体力学的一个重大成就是,发明并发展了整个标量场和矢量场的瞬态测量技术.这些技术包括测量标量的层析摄影干涉测量法(tomographic interferometry)(Hessetink1988)和平面激光诱发荧光法(Hassa et al 1987),以及测量速度场的核磁共振成像法(Leeet al 1987),平面激光诱发荧光法,激光散斑测速法,粒子跟踪测速法,分子跟踪测速     

PIV速度场坏矢量的本征正交分解处理技术

介绍了一种针对粒子图像测速(PIV)基于本征正交分解(POD)的速度场后处理技术.该技术改变了现在后处理技术将速度场坏矢量识别和修正分开实现的局面,通过迭代方法有效地实现了速度场坏点统一的识别和修复算法.算法利用POD分解的低阶模态信息重构出可以用于坏矢量识别的参考速度场,利用该参考速度场对全流场进行坏点识别并完成修正.通过对一套光滑的PIV速度场数据引入高斯分布的随机误差,测试验证了该POD方法的优越性.在坏矢量识别方面新方法较归一化中值检验有更高的正确性,能识别大面积出现的坏矢量区域.在坏矢量修补的插值算法中,新方法的计算效率又高于传统Gappy POD方法,且计算精度优于常见的矢量场内插数学方法.特别是在数据缺失的大连通区域,该方法对物理流场有很好的预测效果.     

热毛细对流速度场测试研究

为了探索微重力状态下表面张力驱动流速度场的测试技术，本文在地面进行了模拟实验，对位于热壁下流体中气泡周围的表面张力驱动流进行了研究，并用ＰＩＶ技术测量了流场的速度分布．     

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。     

Estimation of particle dynamics in 2-D fluidized beds using particle tracking velocimetry

The experimental characterization of particle dynamics in fluidized beds is of great importance in fostering an understanding of solid phase motion and its effect on particle properties in granulation processes. Commonly used techniques such as particle image velocimetry rely on the cross-correlation of illumination intensity and averaging procedures. It is not possible to obtain single particle velocities with such techniques. Moreover, the estimated velocities may not accurately represent the local particle velocities in regions with high velocity gradients. Consequently, there is a need for devices and methods that are capable of acquiring individual particle velocities. This paper describes how particle tracking velocimetry can be adapted to dense particulate flows. The approach presented in this paper couples high-speed imaging with an innovative segmentation algorithm for particle detection, and employs the Voronoi method to solve the assignment problem usually encountered in densely seeded flows. Lagrangian particle tracks are obtained as primary information, and these serve as the basis for calculating sophisticated quantities such as the solid-phase flow field, granular temperature, and solid volume fraction. We show that the consistency of individual trajectories is sufficient to recognize collision events.     

多普勒全场测速技术的进展

多普勒全场测速(Doppler global velocimetry)是一种基于分子滤波原理来测量散射光多普勒频移, 从而测量平面内流动速度场的技术, 主要应用于流体力学、空气动力学和燃烧学实验研究中, 尤其适用于较高马赫数流场测量. 研究人员也称其为平面多普勒测速(planar Doppler velocimetry)、吸收-滤波平面多普勒测速(Absorption filtered planarDoppler velocimetry), 滤波瑞利散射技术(filtered Rayleigh scattering)等. 本文对多普勒全场测速技术的工作原理、结构组成、数据处理、发展趋势等进行了比较全面的介绍.      

Two-color particle image velocimetry technique for an internal combustion engine

A two-color particle image velocimetry (PIV) technique has been applied to a single-cylinder motored research engine. Two-color PIV is a quantitative planar velocity measurement technique that can unambiguously determine the velocity magnitude and direction.

The work includes the development of an interrogation system, a series of computer simulations to determine the performance of the technique under various conditions, the comparison of these results to similar ones obtained for an autocorrelation PIV system, and a test of the technique by reconstructing the velocity field of a uniform jet flow.

The technique was then applied to the in-cylinder flow field of a motored single-cylinder, cup-in-head, research engine. A total of 27 instantaneous velocity fields were obtained at a single measurement plane for a single operating condition of the engine. The data were analyzed to yield ensemble-averaged velocity and velocity fluctuation.     

PIV measurement of particle motion in spiral gas–solid two-phase flow

With a concise review on some basic and novel algorithms and methods for the techniques of particle-imaging velocimetry (PIV), the paper reports an application of the PIV techniques to the investigation of particle motion in a gas–solid two-phase spiral flow in a horizontal tube. Axial velocities of the transported particles are obtained. Some important features of particle motion governing high transportation efficiency of the spiral flow are revealed by investigating probability density distribution of particle locations in a pipe cross-section.     

Particle image velocimetry （PIV） measurements of tip vortex wake structure of wind turbine

Large-view flow field measurements using the particle image velocimetry (PIV) technique with high resolution CCD cameras on a rotating 1/8 scale blade model of the NREL UAE phase VI wind turbine are conducted in the engineering-oriented Φ3.2 m wind tunnel.The motivation is to establish the database of the initiation and development of the tip vortex to study the flow structure and mechanism of the wind turbine.The results show that the tip vortex first moves inward for a very short period and then moves out...