基于超声粒子图像测速技术的大鼠动脉二维血流速度测量

目的动脉粥样硬化及血栓的形成与动脉管腔内的血流动力学参数变化密切相关。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。二维的动脉血流速度场能为心血管疾病提供重要的临床信息。方法应用超声粒子图像测速技术,通过B型超声记录超声造影剂粒子图像,获得二维血管全流场的信息。本研究使用5组大鼠数据,计算其左侧颈动脉的全场血流速度分布,统计3个心动周期的血流速度并与超声多普勒测速方法的结果对比。结果和结论实验结果表明,超声粒子成像技术测速结果与超声多普勒测速结果相似。超声粒子图像测速方法的结果较超声多普勒的方法结果偏小,平均血流速度、峰值速度误差为2%~8%和5%~10%。两种测速方法经t检验（P〉0.05）无显著的统计学差异。超声粒子图像测速技术能够无创、实时评估全流场血流动力学变化情况,通过测速可区分不同分组的大鼠。它为进一步探讨狭窄血管中复杂多变的血流场提供新的影像学方法。

某水电站主变室通风的二维粒子图像测速技术热态模型试验研究

在试验研究中考察了送风速度和热源发热量对工作区气流组织的影响。试验结果显示,主变室的热源发热量从107kW增大到178kW时,气流流场变化不大;送风速度从1.8m/s增大到3.3m/s时,气流流场存在较大变化。表明对于有集中热源且采用下送上回气流组织的房间,机械力较热浮升力对气流流场有更大的主导作用。

二维粒子图像测速系统的研制

研制了一套二维粒子图像测速系统 ,该系统采用 CCD对流场中的示踪粒子视频图像进行采集 ,以拓扑映射的新方法完成粒子像对的匹配 ;整个过程无需人工干预 ,处理结果迅速、准确、可靠 ,如每处理一幅图像仅需 5分钟 ,匹配准确度达 95 %以上 ,其结果可给出被测流场的速度分量、速度矢量、等流函数线和等涡线等 .该系统与业已建成的多相分离实验模拟系统相配套 ,可用来对多种设备内流场进行多参数、多工况实验诊断 ,为揭示设备工作机理、优化设备结构等提供了有效手段 .

二维PIV图像处理算法

在二维 PIV的图像处理中 ,本文从互相关技术出发 ,建立了相应的连续两幅图像之间的粒子对应方法 ,提出了误对应速度向量的判断和消除准则。通过粒子的标定、粒子的对应、误对应粒子速度向量的判断和消除等步骤建立了相应的二维射流的 PIV图像处理方法。利用日本可视化协会 (VSJ)提供的二维射流标准图像的处理 。

初探二维PIV技术在风洞实验中的应用

粒子图像测速(PIV)技术是一种用于测量流体速度及相关特性的光学方法,提供瞬时、同步的流场和无干扰测量是PIV技术的独特特征。随着数字成像、图像处理、计算机技术的发展,PIV技术的应用范围已经十分广泛。采用细长旋成体为模型,利用PIV技术对模型不同截面的流体的速度特性及运动规律进行研究。结果表明,PIV技术非常适于显示涡流、湍流等复杂的流动结构,是风洞实验中研究流动特性的一种非常有效、准确的方法。该项技术已成功地应用在北京航空航天大学流体力学教育部重点实验室D-4风洞的二维流动测量中。

用粒子图像测速法研究边条涡的性质

在风洞中应用粒子图像测速法对边条机翼模型产生的边条涡的各种特性进行了实验研究。实验主要测量了各种攻角下边条后缘、基本翼的 1 2平均气动弦、立尾前缘及立尾后缘四个位置与机身轴线垂直的截面内的流场 ,同时利用二维谱分析的方法对测得的二维速度场进行分析得出边条涡的能量谱。实验结果表明边条涡强度随攻角呈平方关系增长 ,边条涡的破碎形态为单螺旋破碎。

基于图像互相关的PIV技术及其频域实现

详细介绍了PIV(粒子图像测速法)技术的频域实现,包括实现互相关分析的傅里叶方法,以及对速度矢量合理构造后利用频域滤波技术对错误矢量的修正方法。提供了波浪实验中的垂向二维流速分布、潮流实验中含有旋涡的表面二维流速分布及其修正后的相应矢量图,充分体现了方法的可靠性与实用性。

基于二值化灰度图像的大豆蛋白液喷雾相对雾化程度的研究

目的为了更直观的评估大豆蛋白液喷雾雾化程度,辅助筛选出有效扇形面积更大、缺陷更少的喷雾,有助于研究喷雾场的雾化均匀性,以期得到均匀一致的大豆蛋白膜。方法选取合适的阈值后,对粒子图像速度场仪(Particle Image Velocimetry,PIV)拍摄的图像进行二值化处理,划定喷涂有效区域,利用二值化图像计算喷涂雾化场区域在喷涂有效区域内的点位数占比,将数值定义为相对雾化程度,改变稠度系数、喷涂参数,研究相对雾化程度的变化趋势。结果低稠度系数的大豆蛋白液喷雾相对雾化程度受喷涂参数的影响较小,并保持在90%以上;中高稠度系数的大豆蛋白液喷雾相对雾化程度随着喷涂流量的增加而减小,随着液压、气压的增大有增大的趋势,随着气液比的增加先增大后减小。结论基于二值化的PIV图像处理可以有效地辅助评估大豆蛋白液喷雾场的均匀性。

基于改进局部二值模式和梯度特征的计算机生成图像鉴别算法

针对目前计算机生成图像鉴别算法存在的计算复杂度高及检测率低等问题,提出一种改进局部二值模式和梯度特征的计算机生成图像鉴别算法.该算法主要基于图像的局部纹理特征,先提取计算机生成图像和自然图像的特征向量,再将该特征利用SVM分类器进行分类.实验结果表明,该算法可有效地鉴别计算机生成图像和真实图像.

PIV技术的几种实现方法

PIV技术是一种基于流场图像互相关分析的二维流场非接触式测试技术。在介绍利用Fourier变换的互相关特性及其快速算法实现PIV技术的基础上,介绍了可提高分析效率的实序列Fourier变换的实现方法,并进而提出了一种更高效的基于Hartley变换的分析法,给出了分离式内核的Hartley变换互相关特性的明确表达式。从算法复杂性理论与实际分析时间两方面对3种方法进行的比较,充分说明了Hartley变换在PIV技术应用中的优越性。

PIV测试技术及其应用

粒子图像测速(PIV)是一种基于流场图像互相关分析的二维流场非接触式测试技术,在流场测量中占有非常重要的地位。首先介绍了PIV技术的测试原理及应用特点,阐述了其在船舶拖曳水池、柴油喷雾、气固多相流动及离心泵内部流场领域的应用状况,同时指出了PIV技术的未来发展方向。

利用高速收敛PSO或分解进行二维灰度熵图像分割

首先,定义了灰度熵并导出了相应的二维灰度熵阈值选取公式;其次,利用高速收敛PSO算法寻找二维灰度熵法的最佳阈值,并采用递推方式避免迭代过程中适应度函数的重复计算;最后,将二维灰度熵的运算转换到两个一维空间上,计算复杂度由O(L2)进一步降为O(L)。实验结果表明,与基于粒子群的二维最大Shannon熵法相比,所提出的两种方法的分割效果具有明显优势,且运行时间大幅减少。

高频响流场测试TR-PIV系统技术及其应用

系统地介绍了高频响流场测试TR-PIV技术的基本原理、系统结构及组成,并对其三大关键技术即高速相机、高频响激光器和高速数据存储技术进行了系统的技术分析。结合TR-PIV实验系统要求,对商业高速相机和高频响激光器技术的现状进行了介绍和分析。TR-PIV实验过程中产生的大量数据图像文件对实验系统数据传输带宽的高要求,制约着实验数据采集频率和总实验时间两个参数。建立了基于PCI-E间接存储技术的TR-PIV流场测试系统并利用该系统对低速循环水槽中自由来流方柱绕流场进行了长时间110Hz连续采样,获取了方柱尾迹中旋涡结构的时空演变特征。研究结果对于集成建立高频响TR-PIV测试系统及其应用具有较好的指导价值。

平板气膜冷却孔下游湍流场的试验研究

利用二维粒子图像测速(PIV)技术,在吹风比为0.5和1.0、雷诺数为480时,对平板直冷却孔和弯曲冷却孔下游湍流场的流动结构进行了测量,得到了中心截面及射流下游4个流向横截面上的平均速度、涡量分布以及烟雾显示照片,并分析了弯曲冷却孔通道对下游涡结构沿流向演化过程的影响.结果表明:冷却孔射流具有较低的射流轨迹,可以增强气膜的贴附效果,有利于提高冷却效率;弯曲冷却孔能为气膜提供较强的横向动量,使其具有较高的横向扩展能力,从而改善气膜的侧向覆盖效果.

双组水平喷嘴撞击流反应器流场POD分析

利用二维高速粒子图像测速技术研究双组分层水平对置撞击流湍流场,考察了双组喷嘴在不同Re、不同直径及上下径向射流不同工况下的流动结构,对速度场进行POD分解,提取流场中含能大尺度结构。结果表明,低阶本征模态拥有大尺度涡旋结构,流场涡旋结构明显,瞬时流场能量主要集中在一阶模态,易于描述整个流场的流动特征,脉动场的模态重构可以准确还原流场中的涡结构。L=3d工况下,不对称流场能量高于对称流场;低阶模态能量随喷嘴Re的增大而增大,而随喷嘴直径增大呈先递增后递减的趋势,直径d=10 mm的工况下所对应的一阶模态能量最高,涡强最大。

基于物理模型试验的滑坡-抗滑桩位移场变化特征

滑坡-抗滑桩体系演化机理是滑坡灾害防治的重要理论基础,其中桩土相互作用是滑坡-抗滑桩体系中的关键,而位移场是相互作用的重要表征之一,因此,对滑坡-抗滑桩体系位移场的研究具有十分重要的工程意义。以物理模型试验为手段,基于三峡库区堆积层滑坡工程地质特征,建立大型物理试验模型,通过逐级施加荷载来模拟滑坡后缘推力,采用高速摄像机及粒子图像测速技术等获取滑坡坡表与桩顶位移数据,定量分析了体系位移场变化特征。试验结果显示:在滑坡-抗滑桩体系演化过程中,坡表位移场变化呈现出很好的规律性,这为桩土相互作用研究机理起到了一定的推动作用。

二维凹面腔内暂冲式激波聚焦机理的实验

针对两级脉冲爆震发动机中第二级凹面腔内激波聚焦起爆能量和周期的研究,设计了二维凹面腔内暂冲式激波聚焦实验系统。通过分析粒子图像测速系统捕捉的照片和动态压力数据,获得了凹面腔内激波聚焦高压区压力特性和多循环流场演化特征。并且开展了A和B两种型面凹面腔的对比实验,进一步分析了多循环激波聚焦的形成机理。结果表明:入射激波第一次在凹面腔底部聚焦后形成的聚焦反射激波在喷口射流边界上发生反射,产生的反射激波再次在凹面腔底部聚焦,形成了第二次激波聚焦,如此往复便形成了周期性的激波聚焦,聚焦频率高达7~10kHz;并且,速度场和射流强度随入射激波碰撞而减弱,在排气过程中又增强,呈现周期性变化。

双组分层不对称撞击流流场能量的研究

采用二维高速粒子图像测试技术(TR-PIV)和平面激光诱导荧光技术(PLIF)测量了双组分层不对称撞击流流场,利用POD分析方法提取流场含能大尺度结构,分解瞬时流场得出主要模态能量,考察了双层撞击流在不同射流Re、不同间距及不同直径比下不对称流场能量的变化规律。主要结论如下:同喷嘴直径下,不对称流场能量总是大于对称流场,在上下撞击驻点形成交叉时,流场整体能量较高,同时流场能量随喷嘴间距的增大而减小;不同喷嘴直径下,流场能量随直径比K增大而增大,直径比K>1时,不对称流场能量也总是大于对称流场。综上所述,流场的这种不对称性有利于整体提高流场能量及流动特征。

基于液态缩尺模型的大空间下送中回分层空调回风汇流速度场研究

选择某大空间实型建筑,根据相似理论建立液态模型实验台,研究大空间下送中回分层空调回风流场的汇流特性。论文利用二维微元汇流叠加方法获得汇流速度理论公式,利用粒子图像测速技术PIV(Particle Image Velocimetry)拍摄回水流场,获得其速度矢量信息;实验发现计算得到回风流场的理论速度值与实验速度值存在较大的偏差,对二维汇流速度理论公式修正后,平均相对误差减少到8.5%。论文最后通过相似比例提出大空间下送中回分层空调回风二维汇流速度半经验公式,这为大空间建筑下送中回热环境研究提供了理论参考。

水平分布三气泡运动特性研究

为研究孔径、间距对三气泡运动特性的影响规律,本文利用高速相机和粒子图像测速仪观察三喷嘴气泡的运动过程,分析间距与孔径对三气泡的轨迹、速度、偏移量的影响,并与单气泡和双气泡进行对比,获得间距与孔径对气泡的影响规律以及流场对气泡的运动影响。实验结果表明,气泡数目的增多会使气泡运动轨迹更加复杂;气泡间距和孔径的增大或减小,对气泡的速度、流场、偏移量和运动轨迹都会产生影响。