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。     

入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测量物体入水初期流场的方法并给出了试验结果.     

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。     

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.     

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。     

明渠均匀流简易粒子图像测速技术浅析

粒子图像测速系统PIV是一种近年兴起并发展迅速的非接触式流体测量方式,通过测量示踪粒子在很短时间间隔内的位移来间接地测量流场的速度分布,具有高精度、多点位和瞬时态等优点,但其需要高功率激光片光来定位速度剖面和照亮示踪粒子,高昂的价格和维修费用使得人们需要找到一种非激光照明式PIV作为替代。结合明渠均匀流的断面流速测量特点及工作原理,使用LED光照亮示踪粒子,并运用摄影原理窄束景深得到清晰的速度矢量场图形。经过分析发现,测量结果与理论公式所得值吻合良好,说明该技术在均匀流流态中具有较高精确性和实用性。     

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。     

基于PIV测量技术的变曝气量下气液两相流速度场研究

粒子图像测速技术(PIV)作为一种无扰的全流场速度测量手段,在多相流研究领域具有较高的学术意义和实用价值。本研究针对曝气过程中的复杂气液两相流动,使用高速摄影机获取气液两相流流场的高帧图像,再通过图像预处理手段及PIV测速算法得到气液两相流速度场信息,并对不同工况下气液两相流的流态流速规律进行了研究分析。本文提出的图像预处理方案,通过采用图像的运动目标分割、降噪与反相等手段进行图像预处理,可以有效地减少后续速度场计算中的信息量及误差。研究结果为工业生产过程中有效提高曝气效率提供了重要的参考依据。     

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。     

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。     

空泡两相流场PIV测试技术研究

基于图像分析和TR-PIV建立了一套空泡周围非定常两相流场的PIV测试技术,并对分析方法进行详细的描述与试验验证.利用本文针对空泡现象选择的图像处理方法可以同时获取空泡的轮廓边界和空泡周围流场信息.三维水翼空泡流场试验表明,该方法适用于空泡现象的研究和分析,可获取高时间和空间分辨率的量化空泡发展过程以及空泡生长、脱落和溃灭过程中空泡壁面附近和周围流场的量化信息.     

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     

斜坡平台上波浪破碎变形PIV试验研究

以斜坡平台上的波浪破碎区为研究对象,基于粒子图像测速技术PIV(Particle Image Velocimetry)研究了波浪在斜坡平台上的传播特性。通过分析破碎区流场、斜坡平台沿程波高分布及涡量场变化情况,探讨了波浪形态演变规律。利用谱分析研究了波浪倍频能量演变。结果显示,使用PIV可以良好地获得不同时段的流场完整瞬时信息。波浪在通过斜坡平台时,波形不对称性明显,波能在平台上剧烈衰减,破碎导致涡结构扩散。     

应用PIV进行二维后向台阶流流动特性的研究(1)二维后向台阶流的旋涡结构的研究

利用PIV技术，对二维后向台阶定常流的瞬态速度场进行了测量，得到层流至湍流情况下定常流流场中旋涡的生成、发展和演化的现象和规律。本文分析了各种情况下旋涡结构特点、讨论了与时均流场和自由剪切层的区别，还给出了二维后向台阶流的拓扑结构。     

开孔桥墩墩后水动力特性PIV试验

为探讨桥墩上设置开孔对墩后水流结构的影响,采用粒子图像测试技术(PIV)对矩形开孔桥墩墩后的水平面和立面流场进行了测量,并对墩后的水流结构进行了分析。结果表明:矩形开孔桥墩能够改变开孔位置所在水深处尾流的运动规律,贯穿方孔的高速水流与墩侧绕流以及墩后低速区水流形成强烈的剪切作用,抑制了大尺度旋涡的发展与运动,并且切断了墩后底部水流的上升运动轨迹;墩后瞬时流场存在周期性的运动规律,具有高度间歇特性。     

PIV 适用于两相流稀相微粒速度场测量的算法探讨

用PIV(Particle Image Velocimetry)技术测量两相流中稀相微粒速度场时，稀相微粒起着示踪粒子的作用，其浓度低，粒子图像离散性强，需要发展跟踪单个粒子图像的算法才能确定粒子的速度矢量。本文介绍了基于BICC(Binary Image Cross-Correlation algorithm)算法的PIV粒子图像跟踪技术。用数值模拟的方法对几个典型的粒子图像场进行了粒子对的识别，并且对该算法模式中粒子对数、粒子半径等问题作了讨论。最后用所述方法对直管道中玻璃球-空气两相流50微米玻璃球粒子图像进行了实例分析，结果令人满意。     

应用PIV技术测试浑水水力分离清水装置的清水流场流动特性

利用粒子图像测速(Partic le im age veloc im etry,简记PIV)技术,测试了不同工况下浑水水力分离清水装置的清水水流流动特性,给出了该装置内水流流速矢量分布、流场流线、速度分量应变率分布和流场涡量分布图.并据此分析了浑水水力分离清水装置内部清水水流流动特性.     

波浪环境中圆形垂向射流的试验研究

使用粒子图像测速技术PIV(particle image velocimetry)对有限水深规则波浪环境下圆形垂直射流进行了试验研究。应用相位分析法从测量结果中分离出时间平均的速度值。试验中用5种不同周期的波浪研究波周期对射流的影响,分析了射流核长度与射流比、射流出口速度与波浪速度之比和波陡的关系,以及一定区域内射流喷口轴线上垂向平均速度的衰减规律和射流宽度的发展规律。结果表明波周期对射流的流场特性有显著影响。     

渤海辽东湾典型人工鱼礁区域水沙动力特征与格局优化探讨

人工鱼礁是改善海洋生态环境、提高渔业产量的有效措施之一,不同规模的人工鱼礁会产生不同的流场效应.本文以渤海辽东湾觉华岛人工鱼礁区拟投放的方形人工鱼礁区域为研究对象,采用PIV粒子图像测速技术,实施了20组室内水槽实验,模拟了不同流速条件下不同布设间距对单位礁流场的影响及紊动效应.结果 表明:随着流速增加,同一间距下上升...     

粒子测速系统在潮汐河口河工模型试验中的应用

在潮汐河口河工模型试验中采用粒子测速(PIV／PTV)系统测量流场，具有快速、精度高的优点，开发的PIV／PTV系统数据处理分析软件，可实现模型试验中流场的可视化。