基于光流卷积网络的粒子图像测速自动掩模及速度场计算

粒子图像测速(PIV)技术是一种定量的非接触式全局速度场测量技术。在船舶与海洋工程领域,PIV实验中拍摄的粒子图像常出现结构物遮挡或自由液面等干扰现象,需要对其进行掩模后计算液相区域速度场。因此,实现PIV图像中干扰区域自动掩模及液相区域速度场高精度计算具有重要的意义。本文基于光流卷积神经网络LiteFlowNet,设计了一种可实现自动掩模及速度场计算的深度学习模型Mask-PIV-LiteFlowNet,并使用基于物体入水PIV实验图像掩模数据集和PIV速度场计算数据集制作的数据集对其进行训练和测试。测试结果表明,该模型能够有效减少临近掩模边界区域的速度场计算错误并能够精细地提取流场小尺度流动信息,相比于当前先进的PIV深度学习模型PIV-LiteFlowNet-en,本文提出的模型在对带结构物的合成粒子图像进行流场计算时精度获得了至少14.5%的提升,计算速度上获得了5.7%的提升。最后,使用楔形体入水PIV图像对提出的模型进行了测试,验证了模型的泛化能力。

应用粒子图像速度场仪对泊肃叶流动及圆柱绕流的测量

为了考察粒子图像速度场仪 (PIV )的测量精度及分辨复杂流动结构的能力 ,对泊肃叶流动和圆柱绕流两种典型流动进行了测量 .将泊肃叶流动的速度廓线的测量值与分析解进行了对比 ,发现在测试区域内 90 %的测量值与分析解吻合良好 ,具有较高的精度 ,而近壁面区域由于速度偏振 ,测量值低于分析解 .在此基础上 ,利用PIV技术测量了Re为 5 0 0时圆柱绕流流动的主流区、圆柱两侧的剪切层 ,以及圆柱后的回流区和旋涡区的分布 ,验证了该技术非常适合于研究复杂的流动结构 .

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。

激光粒子图像速度场仪的开发

:激光粒子图像速度场仪 (LPIV)是近年发展起来的一种流速测量新技术。本文开发了一套激光粒子图像速度场仪系统 ,其中包括成像及查询系统两大部分的开发。该系统利用灰度判别法来判别粒子图像的运动方向。

粒子图像速度场仪在室内气流流场测试中的应用

介绍了粒子图像速度场仪(PIV)的原理和特点,针对空调房间两股射流对喷的实例,进行了CFD仿真和利用PIV进行试验的结果比较,结果表明PIV能够为CFD提供实验验证。

粒子图像速度场仪的特点及其应用

介绍了粒子图像速度场仪(PIV)的特点,结合在水流流场中的实际应用,为CFD实验研究提供了验证的依据.

应用粒子图像速度场仪测试圆柱绕流涡的结构(英文)

利用粒子图像速度场仪(PIV)的2帧互相关技术,在风洞中测量雷诺数为500的圆柱绕流.通过展示一个涡的产生、发展及脱落的连续瞬时速度矢量场、流线图、速度量级等势线图和涡量等势线图,分析圆柱后涡系发展及涡量输运规律.

基于低密度粒子图像叠加的Micro-PIV速度场测量

提出了一种基于低密度粒子图像的微流体粒子图像全场测速技术。经过背景噪声去除、阈值过滤、图像增强等图像预处理过程,获得了高质量的低密度荧光示踪粒子图像。对100对图像进行图像叠加处理,得到了满足互相关算法求解二维速度场的高密度叠加粒子图像。针对宽度为250μm,深60μm的长直微通道开展了覆盖全场不同流体层平面的二维速度测量,并利用多个流体平面的二维速度场实现了微通道内全场速度的构建。研究结果表明:由于图像叠加法去除了像径大但灰度低的背景粒子图像,采用互相关分析能够准确获得分层二维速度场,所构建的全场速度场正确反映了长直微通道内流流场特征。

基于PIV的大豆蛋白液双枪喷涂速度场的研究

目的 为了在保证喷涂雾化表征均匀性的前提下实现宽幅覆膜,提高覆膜的效率,以期得到均匀一致的大豆蛋白覆膜。方法 利用粒子图像速度场仪(Particle Image Velocimetry,PIV),对不同干涉程度下的大豆蛋白液双枪喷涂雾化场进行拍摄,利用PIV和Origin软件处理图像,得到速度数据并对比。结果 随着双枪间偏转角的增大,基线上的平均速度减小;偏转角为0°时,两喷雾粒子流在干涉线处碰撞,少有透过干涉线的粒子;在不同偏转角下,基线上的速度峰值从大到小为偏转角7°时的速度峰值、偏转角0°时的速度峰值、偏转角15°时的速度峰值;当偏转角为0°时,随着液压的增大,基线上的第2个速度谷值会右移,并且会增大直至消去。结论 当偏转角为0°、液压为0.24 MPa时,在基线上干涉区域内的速度最均匀。

应用粒子图像测速技术建立铸造浇注过程水模拟充型液体自由表面速度场

采用粒子图像测速技术对平板类铸件浇注过程水模拟的充型自由表面速度场进行了测试分析。用气泡作为示踪粒子,对底注式、阶梯式和缝隙式浇注系统进行了水模拟研究,建立了底注式浇注系统液体充型过程的自由表面速度场。结果表明,所建立的自由表面速度场能定量地反映充型过程的液体自由表面状态。

间冷式冰箱冷冻室粒子图像速度场测量和数值模拟

将BCD-190W型间冷式冰箱冷冻室作为研究对象,采用模型实验的方法并应用粒子图像速度场仪系统对冰箱冷冻室内的流场进行了实验研究.以相似理论为指导建立了间冷式冰箱冷冻室物理模型,采用块结构化网格对计算区域进行了网格划分.选择风扇出口平面作为计算区域入口边界,应用RNGk-ε模型建立了冷冻室内空气流动的三维紊流数学模型,用SIMPLEC算法对模型进行了求解.数值模拟和实验结果吻合良好,证明所建立的模型是正确的.实验和模拟结果均表明:顶层间室送风射流有利于阻隔环境传入的热量;中间层左右对称的送风口中心流速的差别约为28%,将造成间室内温度分布严重不均匀;底层送风口存在明显的射流短路现象.

粒子速度场仪在泵装置内流测量研究中的应用

介绍国内外利用PIV(粒子速度场仪)对泵装置内部复杂流动测量的研究进展,分析了针对泵装置内流测量的PIV系统的特点,概括了目前在泵装置测量方面已取得的研究成果,最后预期了PIV技术在泵装置流场测量应用方面的发展方向。

面向粒子图像测速的光流金字塔插值优化方法

提出了一种面向粒子图像测速的光流金字塔插值优化方法,可以减小重建角度误差和均方根误差,尤其是图像边缘部分的角度误差。使用该优化算法分别对单涡流、双涡流、DNS湍流粒子场进行速度场重建,得到三种流场的均方根误差和平均角度误差比优化前至少降低了15.96%和19.87%。搭建二维PIV实验系统,在待测流场中均匀撒入100μm的PSP粒子,进行旋转实验和注水实验,分别模拟涡流场和射流场,所提出的优化算法可以获得与常见算法流形一致的速度场。

用于粒子场图像速度分析的新型光源装置

介绍了一种用于粒子图像速度分析（ＰＩＶ）的光源装置。利用该装置可在瞬间得到一组相互平行的“光切面”，用于精确、快速地对复杂流场分布进行分析。

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。

超音速喷流DPIV瞬时速度场实验测量

介绍了采用数字式互相关粒子图像测速系统 (DPIV)在测量超音速喷流实验中的应用 ;实验给出了设计马赫数Ma =1 .5的小型拉瓦尔喷管在不同总压和反压比条件下 ,喷流速度场、流线、涡量分布等定量信息 .实验结果显示出流场中激波前后流体速度 ,涡量分布的明显变化 。

LDV/PIV全场速度测量的误差分析

针对激光多普勒测速和激光粒子图像速度场测量的实验结果误差 ,提出了一种基于不可压缩流连续性的全场综合误差分析方法 .通过对轴对称旋转流动全场实验测量结果的误差分析发现 ,其实际全场测速综合误差虽然都小于 4% 。

基于2D-PIV的调节阀三维流场特性研究

调节阀流道内流动状态直接影响其服役寿命和系统工作稳定性,为了探究调节阀内部三维流场的分布特性,通过二维粒子图像测速(2D-PIV)装置获取三维坐标系下不同切面的流场特征,利用插值计算其余节点的流场信息,实现调节阀流场的三维重构。实验结果表明:三维重构速度场与二维速度场整体呈一致趋势,油液在调节阀节流口处由于节流效应形成对冲射流,射流汇合后在阀芯头部下游形成高速的整体喷射;阀芯顶端区域由于两侧冲击射流的合并会产生一定的油液回流现象;整体流道速度随着拍摄平面外移均呈逐步下降的趋势,上游流道速度平稳下降到一定值后保持稳定,节流口附近速度呈先升高后下降的趋势且变化幅度较大,壁面阻力以及剪切力的存在使得近壁面速度保持平稳。下游区域速度呈同心圆分布,从湍流变为有序流动。仿真结果表明,三维重构流场与理论计算结果基本一致,最大重构误差为9.5%,出现在节流口处的高速流区域。实验重构结果与仿真重构结果具有高度相似性,流动平缓区域的重构精度较高。本研究可为优化调节阀结构和改善空蚀性能提供参考,也可为微小流道三维流场测量提供借鉴。

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。

煤液化调节阀流场演变特性的测试与分析

利用粒子图像测速技术(particle image velocimetry,简称PIV)和涡量分析原理对调节阀不同工况下的流场信息进行测量,研究了进口压力对液压调节阀速度场、涡量场及湍动能的影响。结果表明:调节阀节流口处有对冲射流,其在阀芯头部下游汇合后形成向下游的整体喷射;节流口下游的油液轴向速度先减小后增大,在喉部末尾处附近趋于稳定;在靠近壁面区域油液径向流动速度都较低,在流道中心区域流动速度较高;阀芯头部和下游流道存在由速度梯度引起的介质回流旋涡,高涡量区域主要分布在阀芯头部和壁面处,强的正涡与负涡呈2条斜形宽带分布;阀芯头部为高涡量区且具有贴壁特征,壁面附近高涡量区向下游延展;随着调节阀进口压力的增大,阀口流量、流场高速分布区域、旋涡的强度和尺度以及湍动能均随之增大。