一种改进的基于FFT的PIV互相关算法

对粒子图像测速（PIV）技术的研究发展进行综述,梳理了PIV图像处理中速度场计算的各种方法及其研究进展。重点关注PIV在船舶实验测试中的应用现状,从水面船舶和水下航行器绕流场及船舶空气流场的应用3个方面进行阐述。最后,对PIV技术在船舶流场测试中的发展趋势进行展望,重点指出了测速硬件系统、图像处理技术以及船舶流场研究等方面所存在的问题,并对船舶流场测试技术发展提出了建议。研究成果对船舶流场研究及其性能优化具有参考和借鉴意义。     

三维PIV应用于船舶精细流场测试研究进展

精细流场作用现象和流动细节对解决船舶与海洋工程领域的疑难问题有重要影响,粒子图像测速(PIV)技术实现了在同一瞬态时刻记录大量空间点上的速度分布信息,可提供丰富的流场空间信息及流动特性。三维粒子图像测速(SPIV)技术在国外已被成功用于研究水面舰船和潜艇在高海况下与船体大幅运动有关的复杂粘性现象及壳体大规模流体分离现象,取得了一定的研究成果;在国内,SPIV技术也已应用于船舶尾流场测量及舰船噪声测量中,试验结果能够真实反映流场特征。未来SPIV试验将与CFD方法相结合,向实船试验研究方向发展。随着计算机技术、激光技术、CCD性能的发展,多方位测量的SPIV系统将是未来重要的研究方向。

     

基于PIV的客滚船风阻流场研究

为准确分析客滚船在不同风向角下的流场分布,基于PIV技术研究了某型客滚船在25m/s风速下,5个不同风向角的风阻变化和流场分布;利用PIV技术得出某型客滚船纵向、横向以及水平方向的空气流场特性。结果表明:随着风向角的增加,纵向风轴阻力和横向侧向力呈"抛物线"规律变化,偏航力矩呈"正弦曲线"分布,并存在两个方向相反的阻力峰。利用PIV流场分布图与常规测力试验的风阻曲线对客滚船风阻流场进行分析研究,所得结果可为以后的CFD计算验证以及后期风阻优化提供参考依据。     

利用PIV技术对叶栅绕流场的流态显示及流场测量

粒子图象测速技术是当今国际上流体力 学领域正在发展中的门新的测试技术。     

粒子图像测速技术在拖曳水池中的应用

粒子图像测速技术（PIV）在大型拖曳水池中的应用面临着很多困难，诸如：水下激光片光照明、粒子图像捕捉、船舶流动的复杂程度、测量面积较大、粒子示踪，水下支架振动等。文章介绍了近十年来国内外PIV技术在拖曳水池中的应用和发展，对岸基式PIV和随车式PIV的优缺点做了比较与分析。还介绍了几个典型应用，即6：1椭球周围的速度及涡量分布的测量；不同尾附体连接形式的水下回转体伴流场测量；水面船首波流动结构的研究。文章还介绍了Iowa大学对拖曳水池PIV测量不确定度的评估研究。分析表明，国际水池PIV技术已经相当成熟并具备广阔的应用前景。     

PIV的原理与应用

PIV是一种无扰动的二维流场测试技术。随着计算机技术、图像处理技术的快速发展 ,该技术近10年来有了长足的发展。详细阐述了PIV系统的结构与互相关分析原理 ,不但提供了在单向流实验中ADV与PIV的对比结果 ,而且提供了桩基码头模型时的涡流场分布 ,充分体现了PIV的实用价值。     

二维PIV测速方向二义性的数值解决方法

PIV是近二十年发展起来的一种瞬时、全场的现代流场测试手段,已经在各行各业的流场测量中被广泛应用.对于早期发展的使用自相相关算法的PIV系统,由于其先天的不足,在速度方向上存在180°不确定性.本文提出了一种基于连续性方程解决二维流动PIV测速方向二义性的方法,并使用模拟流场对它进行了检验,同时分析了在实际测量中应用的可行性,分析得出在测量误差小于10%时,本方法是可行的.这为那些存在速度方向二义性问题的PIV系统,在进行二维测量时,解决二义性困难提供了一种经济有效的手段.     

两维翼水动力振动和流场显示和粒子图像测速实验

在小型循环水槽中进行不致振荡显示实验。流场显示以ＰＩＶ技术为主,辅以染不踪技术,试验证明了ＰＩＶ技术可以于被动振动非定常以场的测量中,并对两维翼流体旋涡诱发振动响应进行了分析。     

3D—PIV技术数值模拟研究

本文应用数值模拟方法,对３Ｄ－ＰＩＶ技术进行探讨,分别采用正直摄影对称交向报摄影两种方式,对均匀流动进行了３Ｄ－ＰＩＶ试验模拟。研究表明：将２Ｄ－ＰＩＶ技术拓宽,可以测量三维流动速度。在速度的三个分量中,两个面内速度分量测量精度较高,在１％左右,法向速度的测量精度可达到４．３％。本文的研究工作可以３Ｄ－ＰＩＶ技术的试验实现提供有益的指导。     

PIV技术在旋转流场测试中的应用

考虑旋转流场自身特点,结合PIV非接触全场测量的优势,介绍了相位平均技术的原理、使用方法以及效果,并分析了它的劣势。描述了流场旋转、激光频闪、图像采集三个独立过程的同步控制技术,给出了一种优化控制参数从而减少误差的方法。实验结果证明:在旋转流场PIV测试中,使用这两种方法可以有效地减少测量误差。     

国外舰船流场测试及可视化技术研究

聚焦于国外流场测试及可视化技术发展现状,分析精细流场测试在试验室环境下及实尺度环境下的应用进展,总结舰船流场测试及可视化的关键技术,展望舰船流场测试及可视化技术发展趋势。     

PIV与BEM相结合的流场研究法

本文介绍一种PIV与BEM相结合的流场研究方法，PIV（Particle Image Velocimetry)是一种现代流场测试技术，BEM（Boundary Element Method)是一种流行的CFD方法，所谓PIV和BEM相结合的方法，是利用流域内PIV测量的结果和BEM法的反过程估计出边界上洲际流场相关量的值，进而估计出流域内其它点的速度值，这种方法可以很好地修正PIV的测量结果，减小它们的误差，同时还可以对测量失效区域的流场进行估计，增加流场信息，在文中它被应用到楔形体入水的PIV测量后处理中，取得了很好的效果。     

表面 PIV在潜航体兴波伴流场测量中的应用

介绍潜航体兴波伴流场的表面 PIV测量方法,对表面 PIV的标定,示踪粒子的选择,背景干扰流场的消除方法以及表面 PIV测量精度等问题开展分析讨论。实验表明：运用表面 PIV技术可灵敏地探测到潜航体微弱的 V型兴波伴流场,该兴波伴流场可以用潜航体的‘源-汇’效应解释。本文采用普通 CCD数码摄像机以及普通光源摄取表面粒子图像,与传统的激光 PIV设备相比,不仅经济而且使用方便,测量结果精确可靠,运用表面 PIV技术测量表面微弱流场的精度可达0.01 pixel。     

通气超空泡内部流场PIV测试方法

研究通气超空泡内部流场的PIV测试方法。通过合理选择空心玻璃珠示踪粒子,利用流化床粒子布撒装置并合理设计通气管路解决了示踪粒子通入问题,采用二维PIV测试系统实现了水洞实验的通气空泡内部流场测试,获得了通气超空泡内部清晰的粒子影像,经数据处理得到了流场速度及涡量分布。实验表明采用PIV技术可实现对通气超空泡内部流场的测试,测试结果能够揭示流场的结构特征,可以为空泡流理论的深入研究提供实验依据,所给出的超空泡内部流场PIV测试实现方法可供其它相关研究借鉴和参考。     

Investigation of turbulent flows in a waterjet intake duct using stereoscopic PIV measurements

Stereoscopic particle image velocimetry measurements were made in a wind tunnel using a prototype waterjet model. The main wind tunnel provided the vehicle velocity and a secondary wind tunnel was set up as the waterjet propulsion model. Pressure distributions along the ramp and lip sides inside the duct were measured for three jet velocity to vehicle velocity ratios. Three-dimensional velocity fields were obtained at the intake entrance and the nozzle exit of the waterjet system. The flow into the duct was faster in the lip region than on the ramp side. Because of the variation in intake geometry from a rectangular to a circular section and because of the sudden curvature change on the lip side, a pair of counter-rotating vortices was observed in the mean velocity field at the nozzle exit. In addition, the turbulent kinetic energy correlated with the vortex pair was stronger on the lip side than in other areas. Dominant large-scale structures were extracted by using a snapshot proper orthogonal decomposition analysis. It was found that most of the turbulent kinetic energy was attributed to at least three vortices near the nozzle exit. This detailed three-dimensional velocity field will be useful for the verification of CFD simulations applied to the waterjet system.     

垂直及斜出水流场的二维及三维TR-PIV试验

本文对钝头回转体垂直及斜出水流场采用TR-(Time-Resolved)PIV技术进行测量,并对斜出水流场进行3D-Stereo PIV(三维体视 PIV)测量.文中介绍了测试技术及测量结果,揭示了出水过程中流动结构及其演变,展示了TR-PIV技术对具有瞬态历程特征的出水流场研究的适应性.     

通气超空泡内部流场的PIV实验图像处理

PIV测试是流体动力学实验研究的重要方法之一,可以成为通气超空泡内部流场结构实验研究的有效手段。通过水洞实验利用PIV对通气超空泡内部流场进行测试时,激光在气液两相界面处会发生折射,导致实验图像变形和失真。文章分析了激光在空化流场中各相界面的折射特性和PIV实验图像的变形规律;在此基础上,推导了图像变形的分析计算式,给出了通过原始流场图像获取真实流场图像的还原处理方法;编制了图像还原计算程序,并对原始PIV图像进行了处理,得到了反映真实空泡内部流场结构的图像。