人水初期流场的测量方法

计算机技术、激光技术和图象处理技术的发展带动了流场测试技术的迅速提高，PIV技术克服了以往流场测量方法中单点测量和不能测量瞬态流场的局限性，它成功地应用于物体入水初期流场的测量，为研究此类流动提供了一种新的途径。本文简单介绍了PIV测量物体入不初期流场的方法并给出了试验结果。     

粒子图像测速发展综述

粒子图像测速(PIV)是一种基于流场图像互相关分析的非接触式瞬时全流场测量技术,它融合了计算机、光学及图像处理技术等交叉学科,在流体力学、空气动力学以及生命科学等领域有着广泛的应用。随着PIV技术的进步,其测量功能由早期的二维平面发展成三维空间,为瞬态流场的可视化提供了强有力的工具。从测试原理及系统组成的角度,重点介绍了立体PIV、全息PIV、层析PIV及微PIV等最新三维PIV技术,总结了PIV技术的发展和研究现状,最后探讨了PIV技术的未来发展趋势。     

PIV的原理与应用

粒子图像测速(PIV)技术是现代流体测量技术中较为先进的一种测量手段。它具有高精度、非接触式的特点,在流场测量中占有非常重要的地位。阐述了PIV的工作原理,以及其系统结构,测量了坝体在洪水漫顶和波浪双重风险叠加下的坝顶流场。     

采用PIV研究离心泵转轮内部瞬态流场

数字式PIV技术可以在瞬间记录下整个测量断面内的信息，从而为解决水泵转轮内非定常流动的难题奠定了良好的基础，代表着水力机械内部复杂流动测试技术的方向。本文将二维数字式PIV系统成功地应用于清水离心泵实验台，对一改型后的离心泵转轮内的瞬态流场进行了成功测量，测量结果充分表明了离心泵转轮内部流场的瞬态结构和非定常性。     

超声速平头物体垂直撞水的数值模拟

本文采用PIC方法研究了二维平头物体带激波垂直入水撞击的问题。成功地模拟了平头物体的超声速绕流、气垫效应、水中激波的传播、入水空泡初期形态和水面涌起现象。     

模型试验大范围流场实时测量系统研究与应用

研制开发应用于模型实验的大范围流场实时测量系统,采用多台工业级高清摄像机、磁盘阵列、光纤技术等,实现了覆盖范围不受限制的流场实时测量。在软件算法方面,支持PTV、PIV算法叠加计算,实现粒子高浓度的局部精细化流场和粒子低浓度的大范围流场的同步测量,增强了流场测量系统的适用性。在流场测速方面所取得的新进展,可为大范围流场实时测量提供新的依据和参考。长江航道规划设计研究院基地模型的流场测量试验表明,本系统具有较好的应用前景。     

波流实验中的图像处理技术

介绍了两种利用图像处理技术实现非接触测量的分析方法:基于图像互相关分析的二维PIV流场测试技术以及在污染物扩散实验中采用的基于图像分析的测量方法,对PIV技术中的互相关分析算法及其快速实现手段以及通过分析实验图像获取污染物扩散信息的具体算法进行分析,几组实验图像的分析结果表明,这两种测量方法是可靠和实用的.     

回转体垂直带攻角入水流场演化及载荷特性实验研究

为获得回转体在垂直带攻角情况下入水的流场演化和载荷特性,利用高速摄像技术与测量系统对其入水过程进行实验研究。通过对实验过程中流场变化过程和压力及加速度测量结果的提取,分析回转体在有攻角情况入水的空泡演化、喷溅特性和模型表面载荷变化规律。结果表明:回转体带攻角入水使空泡出现明显的不对称性,并出现二次喷溅与喷溅分离线等特殊现象。回转体底部中心点在撞水时会在极短的时间内承受较大的冲击压力,而回转体表面压力主要受流场变化影响,回转体表面压力远远小于回转体头部,且与头部压力变化规律明显不同。     

PIV技术在冰盖下复式断面渠道流速测量中的运用

在测定冰盖下复式断面流场、流速的模型试验中,水体中的运动粒子是重点研究对象。粒子图像测速(Particle Image Velocimetry,PIV)技术已在水力学研究领域得到普遍应用,但该技术在冰盖下复式断面渠道模型试验的应用为国内首次。基于试验特点,设计砖砌混凝土的循环水箱,采用变频器配合水泵、流量计实现对流量的定量控制,对不同流量下不同断面的流场、流速进行测定,采用PIV技术对水体中运动的粒子的位移场进行具体分析。试验结果表明,PIV分析结果能够直观反映流场中的状态,且可以避免测量盲区,其所测的流速与多普勒超声测速仪测得值吻合较好,并给出了横向流速分布图,弥补了传统方法无法获得冰盖下的流场分布的难题。     

简易粒子图像测速(PIV)技术开发与优化技巧

粒子图像测速(PIV)技术是一种瞬态流动平面二维速度场测试技术,在细部流场实测领域得到重视,但是成熟的PIV产品价格高昂。鉴于此,介绍了一种简易的PIV装置,主要由高速摄像机、激光发射器、柱面透镜和示踪粒子构成,以较低成本即可基本实现商业用PIV产品的功能。为了验证简易PIV性能,设计了PIV简易装置,采用Fluent软件模拟,并结合PIV技术对比分析了简易PIV装置的优缺点,同时对影响结果的粒径大小和粒子跟随性进行了优化。结果表明,简易PIV装置适宜选用玉米粉作为示踪粒子,并需要根据示踪粒子跟随性所能达到的最大进口水流速度选择高速摄像机的帧率,最终能够较好地实现流场实测,进而达到对PIV技术进行开发和优化的目的,其分析结果将为后续研究者提供参考。     

粒子图像测速技术在河工模型试验中的应用

近年来计算机图像处理技术有了很大的发展，已在许多生产、科研领域中得到广泛应用，粒子图像测速系统是该技术在河工模型表面流场测量中的应用，它将芯片技术、计算机技术、图像技术和数字信号技术等结合在一起，利用流体中跟随性较好的示踪粒子的成像来测量流体的速度，能实现对模型表面流场的实时采集、处理，最后生成流场矢量分布图，具有测量速度快、精度高、范围广的优点，该系统在南水北调中线穿黄河段河工模型流场测量中取得     

河流水面成像测速方法的比测试验研究

大尺度粒子图像测速（LSPIV）是一种新兴的非接触式瞬时全场流速测量技术。以LSPIV为基本原理,针对现场条件下特有的水流示踪物、复杂的光学成像环境及受限的测点布设方式,通过对流场图像采集、水面背景抑制、运动矢量估计、时均流场重建、水面流场定标及断面流量估计等技术方法的集成创新,建立一套完整的河流水面成像测速（RSIV）工作模式。为评价RSIV的性能并提出研究需求,在现场开展与流速仪法和雷达法的比测试验。结果表明,RSIV法的时均流速测量精度可以达到0.5 mm/s以内,相比流速仪法具有更高的时空分辨率。当流速系数和断面划分方式选择合适时,流量估计值和雷达法的一致性较好。试验初步验证河流水面成像测速方法用于河流流速、流量测量的可行性。     

河工模型试验中的DPIV技术及其应用

粒子图像测速是一种快速全流声测量方法。本文根据河工模型试验的特点建立了一套多ＣＣＤ的ＤＰＩＶ测量系统，在自然光照明的条件下对河工模型近千平方米区域内流体的表面流场进行了快速测量；根据河工模型中粒子分布的特点，对ＰＩＶ常用的速度撮算法（互相关和二次傅立叶变换）进行了改进，提高了速度提取的效率，在一定的分辨率前提下达到了对河工模型表面流场实时测量和记录的要求，测量误差较小。     

大面积水域浓度场测试方法及系统研究

针对大面积水域浓度场难以实现实时测量、测量精度不高等问题,采用了一种多通道荧光测试系统和方法。首先,基于单色光诱导荧光检测浓度(LIF)原理,使用探头获取离散点的浓度参数。然后,经总线或通信网络技术,将数百个测点连接起来。最后,通过数据总线或网络将采集的数据输送到中央测控计算机中,处理离散的数据后形成完整的浓度场。在恒定流浓度场中的试验结果表明,污染物测量相对误差均值不超过5%,单次测量相对误差最高值为8.33%,传感器线性度不超过5%,可检测的荧光素钠溶液浓度分辨率为0.001 ppm,系统测量稳定、精度较高。相较于其他浓度测量方法,该系统具有测量面积大、实时测量的优势,可为水污染防治等领域提供可靠的技术支撑。     

高速冲头有界入水初始阶段的数值模拟

冲头以高速撞入比它最大外径稍微大一点的盛水容器，在特殊工程中由撞水阻力起到制动作用。本文采用实用的方法处理自由面条件及狭缝两侧的物面条件计算了高速冲头有界入水初始阶段的运动过程。分别对不同质量、不同初始速度、以及不同外形的冲头入水过程进行了计算，得到了冲头阻力系数、以及速度和加速度的变化规律，分析了各因素对高速冲头有界入水效果的影响。数值模拟结果表明：这样处理边界条件对解决高速冲头有界入水问题是有效的     

浅谈雷达测流技术在美国的发展

随着光学、计算机技术等各相关技术领域的飞速发展,雷达技术、声学技术等非接触式流量测量技术有了突破性的发展。简要说明了非接触式测流技术的优点,叙述了采用雷达技术进行明渠流量测量的方法,重点介绍了美国地理调查局(USGS)应用雷达技术进行非接触式明渠流量测量的监测系统,此系统对我国研究非接触式明渠流量测流方法有着很好的参考和借鉴价值。     

三水站应用部分流量权重推求断面平均含沙量的探讨

随着水文测验技术的发展,ADCP测流作为一种先进的测验方法被大量应用。为此,结合三水站的实际测验情况,通过大量的资料计算分析,结果表明:在三水站采用部分流量权重法来推算断面平均含沙量是可行的,其成果对相关水文站和巡测工作的开展有一定的借鉴意义。     

基于数字图像处理的掺气水流 气泡分布研究

通过试验室研究,借助高速数码摄像机,结合VC高级编程技术,开发掺气水流气泡分析 软件,提出一种自动识别水气两相流中气泡的数字图像处理方法,为图像处理技术与水气两相流 实测研究相结合的尝试和探索。研究成果将提高对高速水流掺气机理的认识,为今后进一步深入 研究图像处理技术在水流流场特别是高速水气两相流流场测量中的应用打下良好的基础,对提高 掺气浓度的测量水平和精度,进而提高水力模型试验水平、满足工程设计要求等都具有较高的学 术意义和实用价值。     

基于GPRS的河套灌区流量测量遥控系统研究

针对河套灌区流量测量特点,提出了以GPRS无线通信技术为数据传输平台,利用超声波测流法测量明渠流量的方案.超声波测流硬件主要由智能仪表、流速传感器和液位传感器等组成.流速传感器和液位传感器能够实时采集现场数据,智能仪表对传感器采集到的数据进行底层处理,并通过GPRS模块上传给监控中心上位机.上位机对接收到的数据进行分析和处理,根据分析和处理的结果对现场仪器仪表进行控制,从而实现灌区流量管理系统的远程遥控.该系统建设成本较低,相对误差较小,可满足明渠测流的精度要求,且实时性好、可靠性高.