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．

基于Tomo-PIV技术的螺旋桨三维强旋转流动的实验研究

流体机械以及水力发电过程中的流动通常是具有强旋流的三维空间流动,此类流动的实验测量具有较大的难度。本文以水下伺服电机搭载三叶螺旋桨产生强的三维强旋转流动为例,采用四台CMOS摄像机同步对流场进行拍摄,并利用搭载了目前国际上最先进的层析粒子图像测速技术(Tomo-PIV)算法的德国LaVision公司的软件Davis 10.2.0对拍摄得到的图像进行空间重构,得到瞬时的三维空间速度场。基于得到的速度场,对螺旋桨三维强旋流结构的瞬时特性和时均特性进行了深入分析,并从速度、涡量和压力的变化上阐述了流场结构变化特点,证明了Tomo-PIV技术具有很高的测量精度和实际应用意义,在流体机械流场测量和水力发电领域三维空间流场的精细测量有广阔的应用前景。

多时距PIV技术在复杂流场测量中的应用

采用一种多时间间距适配(多时距)的粒子图像测速(PIV)技术对静水与横流环境下的垂向圆管射流流场进行测量,对比分析了多时距PIV技术测量结果的可靠性,探究了静水与横流环境下垂向圆管射流的运动特性。结果表明,多时距PIV技术得到的测量结果能够精确反映射流在静水和横流环境中的时均特征和紊动特征,且其精度明显优于传统PIV技术所得到的测量结果。研究发现,多时距PIV技术可既方便又精准地测量视窗内速度变化大的流场。

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.

应用PIV技术对气固两相流粒子浓度场的瞬时测量

气固两相射流有着广泛的应用领域。但如何测量瞬态的粒子浓度和粒子速度目前还没有很好的解决。笔者采用PIV技术,能瞬时测量气固两相射流轴对称平面上粒子浓度分布、粒子运动速度。

粒子成像测速技术在天然气计量中的应用

粒子成像测速技术(Particle Image Velocimetry,PIV)是集流动可视化和全流场流动参数定量测试为一体的现代流场测试技术。为探索该技术应用于管输天然气计量的可行性,中国石油西南油气田公司在DN100天然气管道上设置了1套适用于现场的PIV成像系统(PIV系统),并利用该系统对天然气管道内流态进行了定量研究。PIV系统不仅可以测得管道内流体的流态,而且还可测得不同方向上流体的流速。介绍了在5种阻流件安装状态下应用PIV系统对管内截面流量进行测量的情况,得到了标准装置流量的相对误差。对PIV系统发展成为一种新型天然气流量测量装置的可能性进行了探讨。

基于粒子成像测速技术的微气泡运动实验

从受力分析的角度，对气泡上浮末速度的理论公式进行了推导，得到了气泡上浮过程中的运动方程，并对半径位于40～350μm的微小气泡进行了仿真计算．在此基础上，利用带有显微摄像功能的粒子成像测速技术（PIV）装置对半径为20～320μm气泡的上浮速度进行了测量，通过对实验结果的统计，以及与仿真结果的比较分析可知，阻力系数变量与粘滞系数是影响气泡上浮速度的主要因素，它们的取值与上浮速度成反比，并得出了Re≤150条件下的微气泡运动通用的阻力系数表达式．

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．

基于粒子图像测速技术(PIV)的自由游泳草鱼动力学特征分析

为研究草鱼Ctenopharyngodon idellus幼鱼在自由游泳状态下的动力形成过程与高效推进模式,利用粒子图像测速技术(particle image velocimetry,PIV)和涡量分析原理,在静水条件下对直线、转弯和后退3种游泳状态下的草鱼幼鱼(平均体长4~10 cm)周身受力特征及推进效率进行了分析。结果表明:直线和转弯游泳时,草鱼幼鱼主要依靠尾部聚集的正涡形成推力,该部位的推力转化率最高可达73%,而后退时的幼鱼则主要依靠中部负涡产生的反向力来推动鱼体;试验数据显示,当头部偏角为9°~10°时,直线游泳的草鱼幼鱼整体推进效率最高可达83%,其次为转弯和后退游泳状态,这两种状态下的幼鱼最高推进效率分别为74%和65%。研究表明,尾部聚集的正涡是幼鱼前进推力形成的主要来源,且较小的头部偏角更有利于草鱼幼鱼的高效推进。

粒子图像测速技术研究进展

粒子图像测速技术(PIV)作为一种全新的无扰、瞬态、全场速度测量方法,在流体力学及空气动力学研究领域具有极高的学术意义和实用价值.本文对PIV技术的原理、分类作了简要地介绍,详细归纳和评述了现有的各种速度信息的提取方法,并对拓扑图论、神经网络、遗传算法、模糊聚类等新技术在PIV中的应用以及三维PIV技术、两相流PIV测试技术进行了介绍.指出当前PIV技术除了向三维和多相流方向发展外,如何提高PIV的测量精度以及缩短计算时间仍然是目前研究的主要目标. PIV技术随着计算机技术、激光技术和CCD性能的发展。

改进PIV技术在测量搅拌槽内流场中的应用

简化了粒子成像测速技术 (PIV)的数据采集系统 ,通过AUTOCAD的二次开发 ,改进了PIV的图像处理。降低了成本 ,提高了测量精确度 ,并使之能适用于大尺寸、流质透明度较差的搅拌槽体系的流场测量。将改进PIV技术应用于搅拌槽内质量分数为 0 6 %CMC水溶液和清水流动场的测量 ,粒子图像清晰。

粒子图像测速技术测量土体变形精度试验研究

对砂土变形测量的工况进行了试验,采用不同计算方法对试验精度进行了对比研究。试验结果表明:粒子图像测速技术对砂土具有较高的测量精度,但计算算法对测量精度的影响较大,其中网格细化法测量精度最高,其精度可达0.01 mm,可满足土体试验高精度变形测量要求。

超声粒子图像测速技术及应用

心血管疾病的产生与动脉血流的流动状况密切相关。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。本文提出了一种基于超声造影微泡的超声全流场粒子图像测速技术,能够获得多维流速速度信息,且不依赖于声束与速度向量之间的夹角。本文首先着重阐述了超声全流场粒子测速技术的基本原理以及系统组成,并对直管流和旋转流场流体动力学特性进行了实验测试研究,实验结果表明本技术能够测量全流场速度,并可作为表征复杂血流流场的有力手段。

应用PIV技术测量封闭式水泵吸水池内部流场

在本研究中，我们在一种特定尺寸的封闭式水泵吸水池的基础上进行改进设计，即在吸水池的吸 入管的底部加上一个Ｔ型台。改进的目的是为了减少并控制吸水池以及吸入管周围的旋涡。因为水泵吸水池 内部的流动状态是非常复杂的，特别是在吸入管的周围，分布着十分复杂的旋涡。这些旋涡的存在对整个系 统的流动状态会产生多种影响，可能会使泵站的性能恶化。为了验证这种改进型设计的实际效果以及得出改 进型吸水池内部的流动状态，我们采用粒子成像测速技术（ＰＩＶ）测量技术对吸入管附近的流场进行测量，并 对测量结果进行分析。

应用PIV技术测量射流泵内部流场

射流泵有着广泛的应用。但对其内部流动机理认识的不足制约了射流泵的设计理论的完善,致使射流泵效率较低。本文采用PIV(粒子成像测速)技术,测量显示了射流浆内部流动发展情况,并分析了其内部流动结构。

粒子测速技术和透明土在土与结构动力相互作用研究中的应用

为了观测和研究土体内部的变形,人工合成透明土和图像光学技术作为新兴的试验技术成为岩土力学研究的有力手段。根据一系列共振柱/扭剪仪试验测得的人工合成透明土的基本动力特性在某种程度上表现出了与天然土类似的变化规律,可以在动力试验中用来作为天然土的代替品。并介绍了用于土体变形测量的粒子图像测速技术的工作原理和基于神经元网络的像机校正方法。利用两个小型振动台试验,采用透明土和粒子测速技术研究了刚性块体和透明土的动力相互作用。试验表明粒子测速技术和透明土在土与结构动力相互作用中是一个有力的研究工具。

搅拌槽内流动结构的粒子图像测速技术研究

使用粒子图像测速技术（PIV）对Rushton桨在全挡板搅拌槽内的流场结构进行了研究。在同一搅拌槽中采用固定雷诺数的放大准则，对比了不同直径的Rushton桨的速度和湍流动能分布。结果表明，Rushton桨叶产生的径向射流沿径向方向是向上方倾斜的，倾斜角度在5＊～6＊；在排出区，湍流动能沿径向先增加至一峰值后减小；不同桨叶直径的Rushton桨，无因次化后的速度和湍流动能的大小分布在桨叶附近几乎没有差别，但随着桨叶直径的增大，剪切速率和输入功率减小，射流偏角和排出量增大。

PIV技术在动车组受电弓区域流场测试中的应用

受电弓区域是影响动车组气动阻力和振动噪声的关键部位之一,其流场特性是空气动力学研究的基础。针对该区域的流场研究多以模型试验和数值计算为主,缺乏实车试验数据为其提供数据支撑与对比基础,文中将PIV(Particle Image Velocimetry,粒子图象测速技术)引入受电弓区域流场测试,针对实车上的平面流场信息进行了采集,获得了真实有效的速度及涡量分布情况。

基于粒子图像测速技术的涡旋简易测控

基于立轴涡旋理想模型结合漏水及水泵冲击方法精巧设计了抽水进水平台,利用该装置生成稳定且可控的流体涡旋.采用跟踪流体运动的示踪粒子、激光器、CCD相机等器材构成本实验的测量系统,利用Virtual Dub软件处理视频得到连续分帧的清晰像,通过PIV粒子图像测速技术对摄取图像进行处理,得到不同高度、距离涡旋中心不同距离的三维平面内的涡度、速度环量等涡旋相关物理量的具体数据.结果表明:对于同一稳定流体涡旋,越靠近涡旋中心,流速越小,涡度越大;涡旋高度越高,涡旋表面速度越小.

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。