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。     

基于多尺度的光流算法在PIV中的应用

提出一种基于多尺度分析的光流算法,此算法可以应用于PIV技术中。该方法针对数字图像建立整体光流模型,计算出全场象素点的速度矢量,可以修正原有的互相关算法计算所得结果中的错误矢量,能体现出互相关算法结果所体现不出的图像信息,对于PIV技术的发展有着重要的意义。文章介绍了光流模型的建立,并与传统互相关算法的结果进行了比较,验证了新方法得到的结果比原有算法所得到的结果有着明显的改进。     

Comparative measurements on the flow structure of a marine propeller wake between an open free surface and closed surface flows

In order to investigate the effects of a free surface on the wake behind a rotating propeller, experiments were carried out in a circulating water channel for two cases: one with an open free surface and one with a closed free surface covered by a rigid plate. Four hundred instantaneous velocity fields were measured using a two-frame particle image velocimetry (PIV) technique at four different blade phases. These were ensemble-averaged to investigate the time-averaged flow structure in the near-wake region. For a surface ship, the flow behind the propeller is influenced by the hull wake and the free surface. The phase-averaged mean velocity fields show the potential wake and the viscous wake formed by the boundary layers developed on the blade surfaces. The interaction between the bilge vortices and the incoming flow along the ship’s hull deforms the wake structure. Tip vortices are generated periodically, and the slipstream contraction occurs in the near-wake region. The free surface was found to affect the axial velocity component and vortex structure behind the propeller. As the flow goes downstream, the tip and trailing vortices dissipate due to turbulent diffusion and active mixing with adjacent vortices.     

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。     

二维甲板上浪模型试验研究

甲板上浪属于非常复杂和强非线性的波体相互作用过程。研究甲板上浪的基本方法包括理论分析、模型试验和数值计算。本文利用浪高仪测试方法对特定实验工况捕捉甲板上浪特征参数信息,分析甲板上浪的水位高度、上浪量与浮态之间的关系。利用PIV方法捕捉了波浪沿模型首端爬行、变形、破碎的过程_[1]。获得了上浪的统计规律,有助于自由液面的非线性流体力学模型试验技术的发展,推动相应学科的进步和发展。     

通气空泡内部流场结构实验研究

采用人工通气的办法在水下航行体表面生成通气超空泡可以大幅降低水下航行阻力。保持通气空泡的形态稳定是保证航行体水下流体动力稳定的前提,因此需要了解通气空泡内部气体流动结构及其与空泡泄气方式的相互影响规律。该文建立了通气空泡内部流场结构的实验测量装置,并运用PIV(粒子成像测速)方法对通气超空泡内流场结构进行了测量,归纳了通气空泡三种典型的内部流场结构形式及其成因,并给出了泡内气流流速的变化趋势。     

破碎波对直立堤作用的实验研究(英文)

Breaking waves can have tremendous destructive impact on vertical walls,yet they are poorly understood.By using particle imaging velocimetry(PIV) technology and high-precision pressure transducers,actual breaking wave loads on vertical walls were studied.By simultaneously comparing the flow field structure and wave pressure,the mechanisms of breaking wave pressure could be analyzed.The probability distribution of the peak value of the first impact of a breaking wave was investigated.The results showed that the impact pressure p is mainly distributed in the range of 0.25-2.75 ρν 2,with the greatest possible probability at p/ρ v2= 0.75.     

大攻角翼型绕流的流场测试及数值计算

本文采用ＰＩＶ技术中的流态显示方法,对大攻角翼型绕流的流场进行多次曝光流态显示试验,获得了丰富的流动信息。本文同时应用ＣＦＤ技术,进行了相应的数值计算研究。结果表明,试验与计算获得非常好的一致,两者得到一次相互验证。     

PIV系统测量误差的实验评价及在柴油机喷雾测量上的应用

提出了一种PIV系统(Particle Image Velocimetry)测量误差的实验评价方法,并建立了一套PIV误差 实验评价系统。得到了PIV测量误差在空间及时间上的概率分布特性;对PIV实验参数中的几个关键参数进行优 化。应用PIV系统,对高压共轨式电控喷射系统的喷雾粒子速度场进行了测量和研究。研究表明,在喷雾过程后 期,喷雾体内部出现大尺度的涡流结构;提高喷射压力之后,出现涡流结构的时刻提前。     

基于PIV技术的明渠非恒定流试验系统

建立了一套高精度的明渠非恒定流试验系统,通过计算机及变频器控制水泵转速产生非恒定流过程,由电磁流量计、超声水位计实时监测流量和水位变化过程,并通过PIV流场仪进行流场测量。该系统不但能生成连续、稳定的周期性非恒定流过程,很大程度改进了明渠非恒定流的试验手段。