一维全场彩虹喷雾测量方法试验研究

全场彩虹技术受限于单点区域测量,如何拓展其到多点测量甚至一维测量,对于其实用性具有重要的意义。对提出的全场彩虹系统一维化原理进行了分析,设计并搭建了一维全场彩虹测量系统。分析了系统参数的选择对彩虹图像的影响,并改进了标定方法。用该系统对乙醇喷雾在一维线区域的蒸发物理过程进行了定量研究,得到的结果与PDA测量结果进行了对比,符合实际物理现象。

基于二维数字图像相关技术的块系花岗岩超低摩擦效应实验研究

基于国内外超低摩擦效应的实验研究现状,设计了块系花岗岩超低摩擦效应模拟实验。制作了中心含圆柱形洞室的花岗岩立方体模型试样,运用自主研发的实验设备研究了在静荷载的基础之上施加动态荷载后块系花岗岩的变化特征。实验过程中采用二维数字图像相关测试方法(2D-DIC),获得了试件表面的全场位移信息,依据位移信息求出块体加速度值,利用牛顿第二定律对试件受力分析,求得了块系岩体摩擦力随时间的变化曲线。结果表明:2D-DIC测试技术能够准确的测得石块的位移变化,依据位移变化可以证实伴随着水平向扰动荷载作用,洞口上方岩块左右两侧节理间隙逐步增大,岩块间的摩擦力降低,且摩擦力的变化周期与扰动荷载的周期相同;利用2D-DIC测试技术是有效的,从实验的角度验证了超低摩擦效应的存在。

彩虹自标定方法对混合喷雾比例的原位测量

传统彩虹测量技术标定复杂、精度可重复性差且难以适应密闭空间。一种基于多彩虹谱线自标定方法,可省去原有的标定系统装置,将标定过程内化于对彩虹信号的处理,以水为例的测量偏差仅为0.13%。将该技术应用于混合喷雾液滴组分浓度测量中,探究并优化了参与混合的两种液体组分的方案。实验采用60%乙醇-水混合喷雾,原位测量了混合喷雾场多点组分浓度,测量结果差别可以控制在0.5%以内,表明该方法技术在相关领域的应用潜力。

基于优化过程的全场彩虹技术反演算法

全场彩虹技术是一种有效地同时测量雾化液滴粒径分布及折射率的方法,但现有算法或多或少地存在一些不足之处,故提出一种基于最小二乘法及优化过程的全场彩虹技术反演算法。从拍摄的全场彩虹中提取若干特征信息来估计粒径分布范围及折射率的初始值,用于构建线性方程组;通过最小二乘法解方程组获得粒径分布,并根据结果重构全场彩虹;基于所提出的优化过程不断调整粒径分布范围及折射率,最终得到较为准确的粒径分布及折射率。通过数值计算和实验研究验证了该算法的可行性,结果表明折射率的反演误差在10-4量级,反演的平均粒径的误差小于3μm,反演的粒径分布与真实情况一致。