基于无人机的长河段表面流场测量技术应用分析

为提高表面流速测量结果的精确度,提出一种基于计算机视觉的无人机测量流域大尺度表面流场的方法。该方法利用无人机高清航摄获取研究区域河流段图像,基于FMV特征点识别与匹配,将相邻两帧运动图像分别进行相关运算获得瞬时二维流场。之后根据图像位置信息转换为实际坐标系流场,拼接插值后得到长河段表面流场速度分布。结果表明,该方法可以有效地获得大面积瞬时流场数据,为传统流速测量技术难以解决的问题提供了新的解决方案。

流场测量中APV光路系统的设计

ＡＰＶ（Ａｄａｐｔｉｖｅ Ｐｈａｓｅ／Ｄｏｐｐｌｅｒ Ｖｅｌｏｃｉｍｅｔｅｒ）系统基于多普勒频移和多普勒相位差原理，可以自适应地进行微粒的材料识别、微粒的大小及速度测量．本文利用粒子散射理论对ＡＰＶ系统进行了合理地布局，讨论激光多普勒系统在流场测量中光路设计的方法，并通过模拟实验验证该方法的可行性．

五孔球探针旋转流场测量的应用方法与误差探讨

介绍五孔球探针的基本结构和使用方法。通过深入探讨气体绕流球体的的原理,分析了在调节探针方位确定气流方向时出现多个平衡点的原因,并进行实验验证,提出在复杂流场中确定正确的气流方向角的三个基本判据。从压力测量、探针位置精度、速度梯度和静压梯度等方面分析了流场测量误差的来源,并指出了实现误差控制的相应措施。

PIV在半开式离心泵内部流场测量中的应用

采用PIV对半开式离心泵叶轮内旋转流场和叶轮与蜗壳间隙的流速场 ,选择 3个不同方位的窗口进行了测量。所测量的 3种不同运行工况 ,其流量分别为额定流量的 1.4、1.0和 0 .6倍。不同窗口测得的两叶片间流道的流速分布表明 :即使在设计工况下 ,整个叶轮各叶片间的流速分布也不是对称的 ;在非设计工况尤其明显 ,3个叶槽之间的流场分布更加不同 ;特别是在小流量工况时 ,始终存在一个低速区 ,位于叶槽进出口之间 ,靠近压力侧。

一种扑翼运动的模型实验及流场测量方法

俯旋、下拍、仰旋、上挥是一般昆虫运动的四个典型运动过程 ,本文通过研制三维和二维扑翼流场模拟装置以及相应的运动控制系统 ,实现了对昆虫扑翼飞行的上述过程的模拟。在测量方面 ,流场信息主要是通过自研制的 2D -DPIV(二维粒子速度成像仪 )来获得。该系统装备了高分辨率的高速CCD摄像机能够较为精细地动态量化流场 ,3维和 2维流场的动态流动显示以及量化测量都是通过它来实现。初步实验结果表明 ,模拟装置能成功地刻画昆虫翼的典型运动特征 ,2D -DPIV系统也能捕捉和反映强非定常特性的流场。本文还显示了实验中发现的一些有趣的现象 。

多级轴流压气机静子通道三维流场测量

为了实现多级压气机静子叶片通道内部的详细流场测量,设计加工了7根不同长度的"L"型五孔探针以及1根四孔探针。在压气机的设计工作状态,通过采用坐标位移机构带动五孔探针和四孔探针的方法,完成了四级低速大尺寸轴流压气机第3级静子叶片通道内部的7个不同轴向位置的截面上以及静子叶片出口截面上的三维流场测量,获得了静子叶片通道内部的详细流场细节。测量结果显示了通道涡和角涡的生成、发展过程以及两者之间的相互影响。实践表明,采用位移机构带动"L"型五孔探针或其它探针的方法可以应用于多级压气机静子叶片通道内部流场测量。

非对向法和混合编程在叶栅流场测量中的应用

基于气动探针非对向测量原理,给出了求解叶栅流场气动参数的凸四边形插值计算方法,并通过VB与Fortran混合编程,利用动态链接库技术在不同语言间实现数据交换,开发了集计算、显示及分析为一体的叶栅风洞实验数据可视化处理系统。不同计算方法的对比分析表明:该方法提高了计算精确度和工作效率,其原理对采用非对向测量方法的其他气动测量仪器(如热线风速仪)也是适用的。

叶轮机械中三维周期性非定常流场测量

本文改进了三维非定常速度场的单斜丝测量技术，发展了三维非定常压力场的试验—数值确定方法。采用上述测量方法，借助于位移结构、高速数据采集系统和锁相采样平均技术，成功地测出了叶轮机转子出口三维周期性非定常流场。

NPLS流场测量技术在高超声速风洞中纳米粒子跟随性数值仿真

从描述粒子运动的微观层次出发,采用双向耦合技术,建立了一种适用于稀薄条件下两相流动的DSMC数值模拟方法。对相间相互作用进行解耦处理,实现了气固两相间动量和能量相互作用的模拟。采用基于DSMC方法的稀薄两相流双向耦合算法,对NPLS测量技术高超声速流场测量中纳米粒子的跟随性进行了数值研究。通过Φ50nmTiO2粒子在不同高超声速流场条件下气相-纳米粒子两相流场的仿真,表明在稀薄度很小的流场中,纳米粒子的跟随性很好。而随着流场稀薄度增加,流场中纳米粒子的跟随性降低,纳米粒子在流场中的分布与气相流场分布差异变大,通过NPLS测量得到的激光散射信号不能反映流场结构。

液力传动元件内部流场测量的激光切面法

叙述了激光切面法的测量原理、系统构成；介绍了用激光切面法测量液力变矩器和液力偶合器内部流场的具体方法和步骤，并给出了一个液力偶合器的测量实例。

大型河工模型分布式表面流场测量系统研制及应用

在河工模型试验中,粒子图像表面流场测量方法得到了广泛应用。研制了一种新型分布式表面流场测量系统,该系统采用局域网组网与光纤传输相结合,通过POE千兆交换机与高清智能一体化工业摄像机相连,显著降低了布线复杂度,具有系统传输距离远、布设简单、集成度高、可扩展性强等优点。系统具备可视化全自动采集、可视化错误矢量剔除、导出多种数据格式,生成流场等值线图、流线等功能。在系统研制基础上,提出了一种对粒子图像表面流场测量系统进行精度检测的新方法,通过精确控制匀速旋转平台模拟水流运动,将表面流场测量系统实测数据与旋转平台上各点精确数据进行对比检测,检测结果表明,研制的表面流场测量系统测量误差小于5%,已在长江河口模型等多个大型河工模型中得到成功应用。

7孔复合探针在平面叶栅流场测量中的应用

结合流场校测和压气机叶栅试验测试方法的研究工作,应用算术平均、质量平均和掺混均匀法3种数据处理方法,获得了叶栅流场数据,并对数据进行了对比和误差分析,探索了复合探针在叶栅流场测量中的应用范围及条件。试验结果表明：复合探针在跨声速、俯仰角为-15°~15°范围内具有良好的气动特性,3种数据处理方法均可用于平面叶栅流场测量。通过流场校测和叶栅试验,验证了复合探针在流场测量中具有准确性、稳定性和可靠性的特点,其数据处理方法为叶栅流场提供了基础性的测量手段。

悬移质运动中水沙两相流的流场测量技术研究综述

在对近年来流速测量技术的发展历程进行回顾的基础上,着重介绍了激光技术、超声波技术、计算机技术及数字图像处理技术等先进技术在流速测量中的应用及发展,详细分析了悬移质运动中水沙两相流流场测量技术的现状及存在问题,指出综合运用激光诱导荧光技术与粒子跟踪测速技术是实现水沙两相流流场同步测量的一种新途径。

基于四孔压力探针技术的涡轮转子出口流场测量

利用位移机构移动四孔压力探针,对小展弦比涡轮转子出口不同试验状态下的流场进行了测量。试验前对四孔压力探针进行了标定,试验中利用同步锁相技术进行数据采集,采用等相位平均法进行数据处理,再通过插值算法对探针压力数据做进一步处理,准确得到了转子出口具有周期特性的马赫数、偏转角、俯仰角、总压、静压、速度等流场参数。测量结果清楚表明:泄漏流区域的速度低,对应的相对总压小,损失大;间隙大时,泄漏流显著,导致气流亏转,对应的静压高,膨胀程度小于主流。

DPIV技术及其在流场测量中的应用

本文对流动显示技术和全流场测量技术作了简单介绍 ,重点介绍了数字粒子图像测试技术DPIV(DigitalParticleImageVelocimetry)及其在流场测量中的应用 ,并给出矩形腔内流场的测试结果 ,指出DPIV技术是流场可视化测试中的重要发展趋势之一。

定桨距变转速风力机气动性能测试与流场测量

针对非并网风电系统,搭建了风力机性能测试平台,设计了流场测量系统。利用该平台和测试系统,通过改变磁粉制动器的励磁电流实现对风轮转速的高精度控制。通过测量分析发现了风轮后气流旋转方向与风轮旋转方向相反的规律,得到了输出功率越大,其尾迹内气流的轴向速度越小的结论。该实验结果为定桨距变转速风力机的转速控制策略制定提供了依据,也为非并网风电系统风力机的优化和设计提供了参考。

基于超声造影剂谐波图像的流场测量技术

本文研究了基于超声造影剂的血流运动场估计与显示技术，通过在血液中注入超声造影剂作为示踪粒子，对造影谐波图像进行时域相关处理，可得到成像部位的二维流场分布图。相对于常规Ｄｏｐｐｌｅｒ方法中用Ｄｏｐｐｌｅｒ回波信号的频偏计算流速值，该技术可直接从超声图像提取与夹角无关的流速矢量信息。本文通过流动模型验证该方法，浸入超声水槽中的乳胶管中流动着血液替代品，沿水流方向进行超声成像，对实验所得的造影后的Ｂ超图像以及谐波图像，用一种节省计算量的多尺度相关算法进行处理，并相互比较。结果显示，谐波图像相对Ｂ超基波图像具有更高的信杂比，从根本上解决了基波图像低信噪比对时域相关测量精度的限制，可以得到与夹角无关的二维血流场分布图，该方法是医学和有关工业领域中超声流场测量的一种有效的方法。

PDA技术应用在风机动叶流场测量中的几个问题

介绍了激光相位多普勒测速 (PDA)技术在轴流风机动叶内部流场测量中的应用 ,对于影响测量精度和效率的几个关键问题 ,如测量窗口的形式的选择、散射粒子的选择、散射粒子加入方式的选择、测量盲区的克服、流动噪音的处理等 ,进行了分析讨论。

五孔探针在涡轮导向器出口流场测量中的应用

受附面层和二次流的影响,涡轮导向器出口流场呈现三维特性,需使用五孔探针进行测量。本文参考相关资料,发展了一种适用范围较广的五孔探针数据处理方法,并编制了计算程序。经验证,该程序对马赫数计算的不确定度不大于1.5%,气流角计算的不确定度不大于0.5°,精度满足工程需要。将其用于某导向器出口流场测量,取得了较好的效果。

PDA技术在离心压缩机叶轮内部流场测量中的应用

采用PDA技术对试验用离心压缩机在小流量工况下叶轮内部的流动进行了测量。说明了同属非接触测量手段的PIV与PDA在测量技术上的一些差别,并对如何在原有适合PIV测量的试验台上进行PDA测量提出了改进意见。分析了在小流量工况下流道内气流速度矢量的变化趋势等流动特性。