密度跃层中潜航体激发内波的数字纹影实验研究

为了找到利用海洋内波场探潜的方法,研究了在三分层流环境中,运用数字纹影技术垂向观测潜航体在密度跃层航行所激发的内波场。实验中,弗劳德数Fr∈(0. 6,4. 0),观测到潜航体激发的内波场呈">"型类凯尔文波,开口方向与航行方向相反,波峰线略呈弧形,张角逐渐增大。实验结果表明:偏移航行线距离相同时,相邻波峰线之间的间隔,即拖曳方向波长λx与Fr呈正比;偏移航行线距离不同时,λx没有明显差异。为定量刻画">"型内波场波峰线的弧形特征,着重在实验图像中央与边缘区域测量了波峰线的切线与航行线的航切角,测量结果表明:张角随着偏移航行线距离增大而增大;偏移航行线距离一定时,">"型内波波峰线的张角随Fr增大而减小,顺下游方向张角随流向距离增大而减小。研究结果表明:数字纹影技术垂向观测是测量潜航体激发三维内波场目标特征的一种高效率和无干扰全场测量技术。

基于液晶显示投影技术的数字影栅云纹相移实现方法

影栅云纹是物体离面变形和表面形貌测量常用的一种比较简单的方法,用单纯的影栅云纹法即便在最好的光学系统配置情况下测量精度也只有1～100 μm左右,在影栅云纹测试方法中引进相移技术是提高测量精度的主要手段.采用液晶投影仪和数字图像处理技术实现数字影栅云纹测量的准确数字相移,避免了在影栅云纹法中使用结构比较复杂或特制的相移机构.由计算机产生相移条纹图经液晶显示投影,应用实时图像灰度算术相减技术得到数字相移影栅云纹条纹图.该方法具有'基准栅'的栅距和相移步长实时可调,配置高速图像采集系统和图像后处理软件,可将相移技术引入动态测量中,从而提高动态测量的精度的优点.最后的悬臂梁实验结果证实了该方法的有效性.

光学在内波实验研究中的应用

内波的实验室模拟是目前物理海洋学和流体力学研究的热点之一。结合实验室内波的模拟实验,近代光学技术、数字图像获取和计算机数据处理技术及三者相结合的技术,介绍内波实验中流场图像化测量领域的研究进展。同时对传统的纹影仪(横式)、立式纹影仪、数字纹影仪和片光源染料粒子示踪技术进行综述。并比较了各自特点及其在内波研究中的优缺点。