基于粒子成像测速(PIV)技术的褶皱冲断构造物理模拟

本文设计完成了三种双滑脱层模型的物理模拟实验,并运用粒子成像测速(PIV,Particle Image Velocimetry)技术计算出实验过程中各阶段模型剖面上的速度场分布,进而对褶皱冲断带的运动学过程和变形机制进行讨论。实验结果表明,双滑脱层模型中,基底滑脱层控制了整体的构造样式,浅部滑脱层决定局部的浅层构造。笔者等将实验结果与龙门山褶皱冲断带南段双滑脱体系构造进行了比较,验证了这一结论。PIV分析显示,逆冲断层的产生经历一个平行层缩短的变形过程。该过程在塑性层上、下具有明显差异,塑性层上的变形传递得更快更远。当缩短进行到一定阶段,断层开始发育,发生初始破裂,断层下盘的变形消失,应变集中在断面上,断层上盘沿断面同步逆冲。

两相流场粒子成像测速技术(PTV-PIV)初探

在单相ＰＴＶ－ＰＩＶ研究基础上，研究液固两相流场粒子成像图像数字测速技术．首次用ＰＴＶ技术得到直槽道中液固两相流场二维瞬时全场两相流速分布．初步探讨了两相ＰＴＶ－ＰＩＶ技术中与单相ＰＴＶ－ＰＩＶ测速技术的关键不同之处，提出两相ＰＴＶ－ＰＩＶ测速采样的两相相容性准则．为深入研究两相流场粒子成像测速技术奠定了基础．

近红外成像的便携式大尺度粒子图像测速仪

开发了一种用于河流表面流速场测量的便携式大尺度粒子图像测速仪(large-scale particle image velocimeter,LSPIV)。该仪器基于一台以图像处理专用DSP为核心的智能相机,代替PC高效地完成图像采集和处理的任务。首先利用近红外波段下水流示踪物(弱小目标)和水体光强反射率的差异,在单色CMOS传感器前加装红外滤镜抑制水面光学噪声,增强弱小目标与背景间的对比度,提高了后续运动矢量估计中相关曲面的峰值信噪比。其次,提出了一种基于时空联合滤波的时均流场重建方法,利用河流流场中的先验和冗余信息识别并修正错误矢量,改善了天然河流中由于示踪物密度过低或分布不均造成的表面流速估值过低问题。最后,通过静水和动水条件下的2组现场实测验证了近红外成像系统及图像处理算法的有效性。

粒子图像速度场仪(PIV)成像系统开发

开发了一套ＰＩＶ成像系统，设计调试了双脉冲Ｎｄ：ＹＡＧ脉冲激光系统；分析了激光测速中示踪粒子的选择方法，并开发了示踪粒子浮选系统；利用灰度判别法判别粒子图像的运动方向。

三维粒子成像测速(PIV)中粒子像斑定位的透视成像原理、方法及其可确定性讨论

在三维粒子成像测速 ( PIV)方面 ,可运用体积光照明同时从不同光轴用多个照相机获得 PIV图像 ,如何根据这些不同光轴获得的 PIV图像确定出粒子物点的空间位置是实现三维粒子成像测速的前提 .基于此 ,本文提出了根据多幅不同光轴的 PIV图像的粒子像斑实现粒子物点三维定位的透视成像定位原理和方法 .精确确定透视平面与透视中心在空间的位置是实现粒子物点三维定位的关键 ,直接测定透视中心 (照相机的光学中心 )和透视平面在空间的精确位置用常规的测量手段和方法难以奏效 ,本文针对透视图像成像特征及规律进行了较为深入的研究探讨 ,这对于寻求精确计测透视中心和透视平面空间位置的方法有着重要意义 .作为实例 ,本文针对两光轴夹角为 90°的情况给出了透视中心和透视平面空间位置的确定方法 ,并通过各透视面上像点所对应的透视射线的交点来确定相应粒子的三维位置而实现粒子物点三维定位的一系列具体算法及定量关系 .考虑到 ,示踪粒子与其像点相应的透视射线相交的交点间一般并不存在一一对应的关系 ,本文提出了像点及其透视射线的交点 (汇点 )的重数概念 ,给出了多幅不同光轴的 PIV图像透视像点相应的透视射线的交点上存在真实物点的必要充分条件 ,圆满解决了粒子物点是否存在意义上的可确定性问题 .?

粒子成像测速法：像面平移技术的测量动态范围

分析粒子成像测速法中像面平移技术的测量范围，得出选择最佳像面平移量的理论依据．

双流道泵内非定常流动数值模拟及粒子图像测速测量

为探讨双流道泵内部的非定常流动机理,采用Fluent软件,基于滑移网格技术、RNGkκ-ε湍流模型计算了一双流道泵在不同工况下的内部流动,并将计算结果与粒子图像测速仪(Particle image velocimeter,PIV)实测结果进行比较。结果表明:计算所得双流道泵内部流场符合叶轮机械内部流动的一般规律,且与PIV实测结果总体变化趋势一致;由于双流道泵结构特殊,其进口处的流动状态与普通叶轮相差较大,出口处的流动状态与普通叶轮类似;叶轮进口处,流体基本沿流道吸力面流动,流道工作面上的相对速度很小,存在严重的脱流和旋涡;叶轮出口处,压力面和吸力面的速度趋于相等,射流—尾迹现象并不明显;由于叶轮—蜗壳动静干涉,两个叶轮流道内的静压分布有所不同;同一流道内,静压随着半径的增加而逐步增大,压力面侧静压大于吸力面侧;蜗壳流道内静压随半径增大,最大静压值在隔舌处。此项研究不仅加深了人们对双流道泵内非定常流动图画的理解,从而进一步完善双流道泵设计方法,同时也可为其他类型泵的内流研究提供借鉴。

Micro-PIV技术-粒子图像测速技术的新进展

Micro-PIV是近年来发展起来的一种微尺度流动测速技术.它是传统PIV测量与光学显微技术相结合的一种整场、瞬态、定量测量方法,其基本测速原理与传统PIV相同,但在示踪粒子选择、图像获取和处理等方面两者存在较大差别.Micro-PIV突破了传统微尺度流体力学测量手段的局限性,使得对微尺度流动元件的研究从过去只能给出流量、阻力特性等有限信息逐步转向对全流场内流结构的直接测量上,并且达到了相当高的分辨率和测量精度.本文对近几年Micro-PIV技术发展状况进行了总结和分析,论述了Micro-PIV技术与传统PIV的主要区别以及具体的处理技术,反映了其在科学与工程中的应用,并对此项技术的发展作了展望.

粒子图像速度场仪用于叶轮机械内流测量的研究

介绍国内外利用粒子图像速度场仪（PIV）对叶轮机械内部复杂流动测量的研究进展,分析了针对叶轮机械内流测量的二维PIV系统的特点,并概括了目前在叶轮机械测量方面已取得的研究成果,最后预期了PIV技术未来的发展方向。

粒子成像测速技术研究进展

粒子成像测速（ＰＩＶ）作为一种流场测试的方法正受到越来越多的关注．其基本原理为测量流场中示踪粒子在一定时间间隔内的位移，从而获得流场速度的定量信息．对国内外关于ＰＩＶ技术在三维测量及信号处理技术方面的进展进行了综合研究．该技术有良好的发展前景，随着计算机技术和图像处理技术的发展．不仅能测试流场的瞬时流动特性，还可以完成与时间相关的流动特性测试，对现代流体力学的研究和发展，将有重要影响．

近距离DPIV粒子成像分析

在PIV(ParticleImageVelocimetry)近距离拍摄中 ,通过对在非傍轴成像条件下薄透镜成像公式的推导 ,求得粒子图像成像点的近似解析解 ,对粒子图像的成像位置在PIV图像计算中的影响作了讨论 ;同时也对已知直径粒子进行了试验拍摄 ,将试验所得的数据与理论推导的结果进行了比较 ,对在近距离拍摄中光圈对粒子成像的影响给出了定量分析 .

基于粒子图像测速仪的微小流道内固体颗粒运动规律的实验研究

为了解迷宫流道内固体颗粒的运动规律,提高灌水器的抗堵塞能力,采用粒子图像测速仪(particle image velocimetry,PIV)对不同直径和不同密度的固体颗粒在迷宫流道内的运动规律进行了实验观测。结果表明,根据颗粒的运动轨迹线可知齿形流道内水流在各齿尖做类似于正弦波的运动,靠近齿尖处形成主流区,靠近齿底处形成漩涡区;直径小(65mm)或密度低(1 740kg/m3)的颗粒跟随性比较好,颗粒直径或密度越大,运动越紊乱,出现的最小极值速度越低,越容易进入漩涡区并最终可能导致堵塞;与固体颗粒直径相比,颗粒密度对运动轨迹、路程和速度的影响较小。

粒子图像测速(PIV)技术的发展

在流场显示测量技术中,粒子图像测速(PIV)技术占有相当重要的地位。本文重点介绍了PIV的测试原理及应用要求,并以TSI公司开发的PIV系统为例对DPIV系统的构成作了概括,同时指出了PIV技术的未来发展方向。

粒子图像测速仪沟槽减阻特性的试验

利用粒子图像测速仪(PIV)技术,研究了光滑平板中顺流向嵌入V形和梯形沟槽板对湍流边界层的平均速度、壁面切应力分布及阻力特性等的影响。对零压力梯度下的V形、梯形沟槽和光滑平板湍流边界层进行了对比测量。考察了在相同的来流速度下同一位置的平均速度、壁面切应力,并分别利用动量损失法和Ludwieg&Tillman经验公式法计算了沟槽板和光滑平板局部阻力系数。试验结果表明,沟槽能增加粘性底层的厚度,减小壁面切应力,减阻效果明显。

关于粒子图像测速仪精度的数值测试(英文)

利用数值模拟的方法对粒子图像测速仪的精度问题进行了数值实验。速度场是通过对一个片光源上两次曝光的图像进行互相关处理来得到的。为了研究流体运动的不均匀性对于一个诊断区内速度矢量测量结果的影响 ,针对五种典型的不均匀性进行讨论。

粒子图像测速技术:从实验室到工业应用的进展(特邀)

粒子图像测速(PIV)已成为测量流体流动速度场的重要实验技术。该方法产生瞬时流型的定量表示,通常用于帮助构建复杂流动的现象学模型和数值模拟验证。PIV分析可广泛用于实验流体力学等多个研究领域。两步处理法,即自相关和互相关,已被用于检查时空流演化,可以实现作为空间分辨率函数的涡度测量和精度估计。PIV的发展与测量流场的复杂性和难度逐渐增加紧密相关。用于测量的PIV技术发展迅速,并呈现出新的趋势,主要体现在立体PIV、断层PIV、大型PIV、微型PIV、3D PIV、行人PIV以及使用高时间/空间分辨率设备。PIV在医学研究、能源燃料、燃烧、流场测量、实时过程监测、结构变形、灌溉、声学、地质学、海洋学、水资源、林业、人群监测和采矿矿物加工等各种研究领域有着广泛的应用。本文对实验室PIV发展进行全面概述,通过在工业过程和日常生活中采用PIV进行实时监控,讨论了PIV如何以精确的时间分辨率和特殊分辨率取代现有的分析成像技术。此外,还综合比较了数值模拟和目前可用的PIV分析技术。

单镜头三维粒子成像测速

本文提出了一种用单镜头进行三维流场测量的方法，建立了包括摄录系统、数字图象处理及识别系统及流动装置的３Ｄ－ＳＣＰＩＶ（３－ＤｉｍｅｎｓｉｏｎａｌＳｉｎｇｌｅＣａｍｅｒａＰａｒｔｉｃｌｅＩｍａｇｅＶｅｌｏｃｉｍｅｔｒｙ）系统。完成了现有条件下的原理性定量测量实验。

基于光场成像的多物理场测试技术研究进展

光场成像原理的发展为多物理场测试提供了新的思路与方向。光场相机基于光场成像原理,在主镜头与感光芯片之间增加了微透镜阵列,实现了对入射光线角度信息的捕获。研究人员发展了基于光场成像原理的多物理场测试技术。首先,介绍了光场粒子图像测速技术,使用光场相机拍摄复杂三维流场的粒子图像,随后采用一系列三维体校准、重构和互相关算法获得三维速度场。该技术在保证测量精度的同时实现对三维三分量速度场的捕获,并且能够有效减少相机数量和光学窗口的要求,实现对受限空间内部进行速度场测量。其次,介绍了将光场相机在形貌测量领域中的应用。光场相机通过单个相机、单次拍摄可以获取物体表面的三维点云信息,在极大程度上缩短测量时间的同时,简化成像设备,实现对叶片气膜孔的三维形貌测量。然后,将光场相机应用于温度测量领域,可以简化分光手段,从而完成测温系统的精简,实现单个传感器对光谱强度和角度信息的同时记录。最后,对光场多物理场测试技术进行了总结,并对基于内窥光场成像与超透镜的光场测试技术进行了展望。

四通道燃烧器冷态流场优化的PIV测量

利用粒子成像测速仪PIV对水泥生产中回转窑冷态模型内四通道燃烧器出口附近的流场进行测量,考察不同的轴流风、旋流风、煤风和中心风之间的比例关系对流场的影响作用,分析了四种不同工况下的燃烧器出口的流场特性.结果表明轴流风和旋流风速度对燃烧器形成的射流场影响最显著.其中轴流风促进内部回流区的形成,旋流风减弱内回流区的形成,但能够加强流体和煤粉的充分混合,避免煤粉燃烧时局部高温区的形成.因此适当增加轴流风量和旋流风量可以起到降低烟气中的NOx含量的作用.

流场测试中的粒子成像测速系统

流场测试中粒子成像测速技术的基本原理是利用在流体中的粒了对光的散射作用记录下粒子不同时刻在流场中的位置，从而得到粒子以霜一一时间间隔内的位移，然后利用粒子对流场的跟随性得到粒子所在位置的流场速度。粒子成像测速系统分为实时与非实时两各类型，均由流场可化系统、照明系统、图像录入系统图像处理软件组成，其中流场处理软件系统又包括图像滤波与二值化、粒子像点检测、粒子像点匹配处理和ＰＩＶ图像后处理等４个模块。