零流量工况下双叶片泵内部流场三维PIV测量

采用三维PIV测试技术对一比转数为111的双叶片泵零流量工况下的内部流动进行了测量。采用基于光纤制作的外触发同步系统和等效标定方法等关键技术来保证三维PIV测试精度。在Visual C++2005平台下,根据速度三角形,编写了三维PIV速度合成程序,将测量的绝对速度与圆周速度合成得到相对速度。结果表明:隔舌对叶轮内绝对速度场影响较大;叶轮流道内3个测量平面上都存在较大范围的漩涡区,但漩涡的大小、位置有所不同;蜗壳扩散段存在低速区域,该区域的绝对速度小于0.62 m/s,且存在漩涡现象;3个测量平面上,叶轮流道内、蜗壳扩散段及隔舌附近区域的轴向速度各不相同。

应用PIV对角区非定常马蹄涡结构的实验研究

利用PIV技术研究了柱体与平板层流边界层角区的非定常流动结构,流动显示和PIV测量均表明角区存在3种非定常的马蹄涡模态,即绕合模态、脱落-绕合模态以及脱落-耗散模态,一定Re数下主涡脱落后既可能表现为脱落-绕合模态,也可能表现为脱落-耗散模态.这主要取决于模型头部形状对涡轴造成的拉伸以及耗散和扩散程度.PIV测量表明,随雷诺数增加主涡下方从壁面喷发的反向二次涡逐步增大形成强度和尺度较大的"涡舌",该"涡舌"将突入整个涡系所在的边界层,最终将主涡与上游涡系隔离并使其从旋涡生成区涡系脱落,马蹄涡非定常摆动时具有较复杂的奇点形态组合和演化,反映涡轴受到了交替的拉伸和压缩作用.

三维PIV中透视成像的视点定位与透视平面的确定

对三维PIV中透视投影的视点定位与透视平面的确定技术作了深入的研究，提出了一种确定视点坐标与透视平面的方法，给出了相应的数学关系式，最后通过实验的方法对视点坐标与透视平面的确定技术进行了检验。

应用PIV研究角区三维分离的附着奇点结构

利用PIV测试技术从定量的角度实验证实了角区干扰马蹄涡在一定条件下存在着有别于传统“分离奇点”的“附着奇点结构”，即对称面最上游的流线并非是从壁面向上抬起而从壁面“分离”，而是经由空间的一个奇点向壁面“附着”，从而表明表面油流显示中的渐进收拢线可能是附着线而非分离线，因而油流渐进收拢线只是分离的必要条件而非充分条件。PIV实验结果还表明角区干扰马蹄涡存在着三种可能的附着奇点结构，三种附着奇点结构都满足奇点指数拓扑法则。

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 .?

三维PIV透视成像粒子定位的可确定性

三维粒子成像测速 (PIV)的透视成像分析方法中 ,在运用体积光照明并从多个不同光轴方向用多台照相机或摄像机同时获得PIV图像后 ,根据多幅不同光轴的PIV图像的透视性质 ,运用物点三维定位的透视成像定位原理和方法 ,可通过找出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。问题在于 ,尽管粒子所在位置上必然存在各像点相应的透视射线的交点 ,但反过来 ,相应的透视射线的交点上却未必存在着真实的粒子。换言之 ,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。本文讨论了在给定透视中心和透视平面位置的条件下 ,由多幅不同光轴的PIV图像上的粒子的透视像点来确定粒子物点是否存在意义上的可确定性 ,并讨论了PIV图像上粒子像斑密度、尺度及其中心测量精度对粒子物点可确定概率的影响。

微通道气液柱塞流尾部流场三维实验研究

为研究微通道气液柱塞流尾部流场规律,采用三维Micro-PIV可视化技术对微通道气液柱塞流进行实验研究。通过对实验图像处理,绘制出微通道柱塞流气泡尾部区域的三维速度分布图。证实在气泡尾部附近区域的流场具有较大速度,气泡顶端存在滞止点。在气泡尾部区域存在两个对称的方向相反的环流区,增加了微流道在径向上的质量和动量混合。远离气柱尾部的区域,流场为层流,与单相流有类似的抛物线速度分布,即流道中心区域速度大,两边小。在气液界面和壁面之间的流体,运动较复杂,有可能流向气液界面,也有可能流向壁面或者回流。