基于特征点匹配的室内表面流场快速测量系统

为提升室内模型试验表面流场测量的计算效率,建立了基于图像特征点匹配的模型试验表面流场快速测量系统。该系统由摄像机、示踪粒子和测速软件组成,试验中首先投掷示踪粒子并采集试验视频,然后导入测速软件进行图像预处理和基于图像特征点匹配算法的快速测流计算并实时展示瞬时流场,最终输出原型尺度的时均流场及流线图。该系统应用于堰坝水闸工程模型试验和泄洪洞射流模型试验,系统自动化程度高,计算效率高,应用场景适应性强;输出的流场具有高时空间分辨率,精度与PIV相当,可真实反映出试验工况下表面水流特性。

基于无人机的长河段表面流场测量系统与应用

针对自然河流长河段表面流场测量,建立了巡航模式下的无人机图像测速系统。首先在测流河段两岸布置地面控制点并向水面投掷示踪粒子,无人机巡航拍摄示踪粒子沿程运动影像,采用多视角运动结构恢复算法校正无人机影像,并利用粒子图像测速算法计算局部河段流场,最终拼接生成全河段流场。该系统应用于水电站引水渠和城市河流顺直河段,得到了大范围、高空间分辨率和高覆盖度的全河段流场,流场空间分布准确反映了测流区域的水体运动特征;与声学Doppler剖面流速仪和旋桨流速仪结果相比,断面流向速度变化趋势一致,测流相对误差分别为±10%和±5%,符合野外测量精度要求。该系统精度合理,应用性强,满足了长距离河段高空间分辨率流场测量需求。