利用PIV技术对水平携带床内气流分布速度的研究

为研究氩气流在水平携带床热解管中的运动,设计了水平携带床透明冷态模拟装置.以油雾粒子为示踪粒子,利用PIV技术对示踪粒子在水平携带床管内的速度分布和加速距离进行了实验研究,并对管内气流的速度分布进行了分析.研究结果表明,油雾粒子加入管道后的加速距离约为400mm,在大于400mm的区域内已经较为稳定,速度变化很小;气流在进入管内400~600mm时,处于过渡段的后期或已经进入稳定段.     

悬浮颗粒两相流图像处理方法

利用三维颗粒成像测速 (PIV)技术研究颗粒悬浮两相流中颗粒相速度和相分布 ;用图像采集卡将摄像机拍摄的流动图像实时的存储到计算机中 ;用自行开发的颗粒图像处理及分析软件对其进行图像增强、分割、识别和理解等一系列数字化处理后 ,将每一个颗粒的大小和其中心位置由计算机自动判别。研究了实验各个环节对判别结果的影响 ,开发了可用于颗粒两相流 PIV测量的图像处理软件 ,颗粒识别率达到 85 %以上 ,颗粒中心定位精度达 1～ 2个象素     

生物质颗粒成型影响因素分析

生物质颗粒作为生物质能源的重要利用形式,研究其成型过程中的影响因素有着重要意义。本文主要从原料、过程、设备三方面研究分析了影响生物质颗粒固态成型的因素,及其对颗粒质量系数(PQF)和颗粒耐久性指数(PDI)等指标的影响,各因素间的作用是相互关联的,其中设备孔型参数是分析研究的重点因素,是颗粒成型设备研究开发进行的前期基础研究。     

流化床燃烧稻草床料聚团及灰行为

流化床燃烧生物质发电是生物质能利用的重要技术,但床料聚团影响系统的稳定运行。该文使用石英砂流化床在760℃燃烧稻草,研究床料聚团机理和生物质灰行为。实验结果表明:床料发生了严重的聚团,床层流化状态明显恶化;碱金属在床料颗粒表面富集,在床料颗粒表面形成了约5μm厚的灰层。K2O-CaO-SiO2三元系相图可以有效解释床层中融化物的出现。聚团机理可概括为:由于稻草灰熔点低,燃烧的半焦表面变粘,粘结床料颗粒产生聚团;通过与细灰碰撞、融化的碱金属化合物冷凝,床料颗粒表面形成一层均匀的灰层并融化,当灰层足够厚时,床料颗粒通过有限的点粘结在一起,也会形成聚团。     

流化床内生物质石英砂混合流动压力脉动频谱特性

为考察生物质颗粒的添加对流化床流动特性的影响,研究不同静止床高和生物质添加量下矩形流化床的压力脉动频谱特性,床料选用0.8 mm粒径的石英砂,柱形生物质颗粒直径×长为10 mm×10 mm。研究结果表明:当不添加生物质颗粒时,高静止床高下压力脉动信号的功率谱密度图在0~5 Hz区间会出现主频。当处于低静止床高且生物质添加量较少时,功率谱密度图主频完全消失;当生物质添加量较多时则会出现1个明显的主频,该主频随气速的增大而增大。当处于高静止床高时,只有在低气速下,生物质添加才会对压力脉动频谱特性有明显影响。     

楔形体入水的时间解析-粒子图像测速测试及数值研究

为了研究楔形体入水问题以及基于粒子图像测速(PIV)进行砰击压力间接评估的可行性,应用时间解析PIV(TR-PIV)技术对不同底升角楔形体入水过程中的流场进行测试.开展相应的数值模拟,依据PIV结果进行瞬时砰击压力重构.详细分析了入水过程中的运动响应与流场结构,探讨了基于TR-PIV压力重构方案的准确性和适用性.结果表明:楔形体入水流场的TR-PIV测试结果与数值结果吻合良好.对于不同网格间距和时间步长,压力重构方案均具有良好的精确性.基于TR-PIV重构不同底升角楔形体的砰击压力场结果与数值结果吻合良好,砰击载荷的评估结果同样吻合良好.     

受电弓的建模与参数测试

针对受电弓的特点设计测试方案，特别是针对上框架的运动特性设计了受电弓侧滚和垂向振动参数的测试模型，并利用自行研制的测试设备对其进行解体测试。实际测得了受电弓的归算质量与各主要部件的质量、质心和转动惯量等参数。通过对受电弓各主要部分的运动特性进行分析，特别是对受电弓弓头部位的运动进行分析讨论，建立了包括受电弓侧滚运动、俯仰运动和垂向运动的力学模型。讨论了受电弓3个升角与升弓高之间的关系。研究结果表明：利用升角与升弓高之间的关系，可简化受电弓运动微分方程的推导；应用所建立的力学模型、实测数据以及简化公式可更准确地分析和计算弓网系统的力学行为。     

基于UP/PTV技术的明流床面颗粒状态试验观测方法研究

明槽流中床沙运动及随机状态转换的试验研究水平依赖于高清图像的采集与颗粒踪迹的准确获取,为了提高试验精度与效率,借助UP/PTV技术进行了测试分析新方法的研究.首先探讨了水下无干扰图像采集系统的布置与技术要求,基于PTV原理,采用动态阈值、优化算法开发了基于Matlab平台的颗粒智能识别追踪程序PTP;引入活性粒子及颤抖效应,提出了0.2D_(50)的颗粒临界活动域;通过多重滤波筛选可以提高样本数据有效性与降低颗粒定位误差.利用系列动床水槽试验和UP/PTV技术获取的床面颗粒较为完整的踪迹数据,进行了颗粒运动特征分析;颗粒速度的PDF显示出与Lajeunesse研究一致的细尾分布特性;由于采用比以往采集颗粒踪迹长5倍以上新数据,分析颗粒单步步长的PDF规律也明显优于以往如Roseberry的研究结果,验证了新方法的科学可行.     

水流空心涡带流场的PIV测试与分析

采用PIV激光内流测试技术,在实验室内对水流的空心涡带的实验测量方法进行研究,主要介绍对轴向面上的流动测量,对涡带附近测得的数据采用特殊处理方法,该方法能够有效测出水流运动的速度场分布,为水力机械涡带内流PIV测试提供依据。     

前混合磨料射流磨料速度测试的新方法

前混合磨料射流超强的打击力主要是由高速磨料群提供的,因此,磨料速度测试是磨料打击力分布规律等研究的基础。针对传统研究方法的不足之处,笔者提出采用PIV技术结合自主编程设计的磨料中心识别程序,实现非接触式测试手段下磨料速度测试实验研究,并利用该方法简要分析了喷嘴结构对磨料速度的影响。结果表明,在一定范围内增加直线段长度有利于提高喷嘴出口处磨料的速度,表明在喷嘴直线段末端磨料依然处于明显的加速状态;增加收敛段长度对提高喷嘴出口处磨料速度有一定的作用,但磨料速度增幅不大;收敛角较大时,液相在收敛段前半段加速缓慢而在后半段过于剧烈,因磨料颗粒加速滞后于液相的原因导致喷嘴出口处磨料速度降低。     

Review on development of volumetric particle image velocimetry

Volumetric particle image velocimetry （PIV） is a laser technique measuring three-component velocity field in a volume. Common volumetric PIV techniques are defocusing PIV, multi-view PIV and holographic PIV. Tomographic PIV is an advanced approach of multi-view PIV, which significantly improves the spatial resolution of the measurement by using the multiplicative algebraic reconstruction technique （MART） to reconstruct the particle field. Due to the rapid progress being made in volumetric PIV meas- urements, this article focuses on introducing the principles of different volumetric PIV methods from aspects of particle recon- struction and velocity reconstruction. Advantages and limitations on applications are elaborated. Issues specific to volumetric PIV regarding illumination, digital imaging, depth of focus, ghost particle and spatial resolution are discussed.     

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。     

扰动条件下细粉质砂土浆体流场PIV试验研究

为了研究细粉质砂土在扰动状态下的快速固结沉积的机理,本文对黄河三角洲地区的粉细质砂土在扰动状态下的流场变化规律以及物理性质变化规律进行PIV(particle image velocimetry)实验分析.结果表明,扰动引起侧边孔隙水压力增大,导致土层的力场由重力场主导主编变为扰动力场主导;结合PIV流场分析可知扰动区...     

粒子成像测速图像的模糊聚类识别

聚类是流体运动的基本规律 ,聚类由几个相邻的粒子开始。随着流体的运动 ,粒子簇在第二次曝光时改变其形状及位置 ,通过模糊聚类可获得粒子运动的规律。应用聚类分析方法可改善非标识PIV图像的处理效率。将粒子运动轨迹追踪算法应用于PIV图像分析 ,取得了较好的效果     

激光粒子成像技术测定旋风分离器内颗粒浓度场的实验研究

将颗粒粒径的粒子成像测量方法应用于旋风分离器的颗粒浓度场的测量研究 ,成功地对一种蜗壳型旋风分离器内颗粒浓度场进行了无干扰瞬态多点测定 ,实验结果较为真实地反映了旋风分离器内颗粒浓度场的分布规律。文中所获得的规律性认识为今后进一步改进旋风分离器结构、提高其效率及创建新的分区模型提供了依据。初步形成了用PIV技术测定旋流场内颗粒相浓度的新方法 ,弥补了以往用等速抽气采样法测量的缺陷。合理的实验结果表明该方法是可行的     

圆形截面管路内PIV流场测量的直接校正方法

为修正圆形截面管路内PIV（粒子图像测速）流场测量中的图像畸变,建立了一种基于光学原理的直接数值校正方法.该方法不受流体饱和温度限制,可对坐标和速度矢量进行同步校正,壁面附近的光学畸变也能够进行较好还原,同时不需要额外的辅助设备.采用Fortran语言编制了通用的计算机代码,只需改变程序相关输入参数,即可应用于其他条件下的图像校正.使用方形规则化网格对其进行了验证,误差不超过3%.对于双层圆形管壁内低温气液两相流动的PIV流场测量实验,该方法能够给出满意的校正结果.
     

基于光流法的粒子图像测速

以对粒子图像测速为目标,使用光流场针对数字图像建立整体光流模型,计算出粒子图像各像素点的速度场。对比不同粒子条件下的速度场从而获得符合光流法测试的粒子图像。采用了基于微分方程的Lucsa-kanade光流场计算方法,对流场显示进行定量化测速,实现对了流场的瞬态测量。光流法应用于粒子图像测速技术中,可用于速度场计算,也可用于修正原有的互相关算法得到的错误矢量。     

由水中气泡界面识别的散射光判定入射光强

光源的选择对研究水中气泡界面的光强非常重要。研究水中气泡流体可视化PIV技术时,如果CCD探测器已经获得某散射光的强度,反推照明光源的强度,这为流体可视化技术提供选择光源强度和光源位置的理论依据。首先导出散射光线与入射点的夹角公式,明确任一散射光的位置;再由CCD探测器获得某次散射光的强度,利用菲尼尔公式并考虑光的吸收导出入射点光源的光强公式;最后通过实验获得实验结果与理论值相吻合。     

利用PIV测量水煤膏雾化粒径的试验研究

建立了垂直式水煤膏雾化试验装置，采用PIV(particle image velocimetry)及二次开发的图像处理软件对水煤膏雾化特性进行了测量，分析了水煤膏雾化颗粒测量的影响因素。PIV测量技术不仅可以用于流场测量，通过对PIV图像的二次处理还可以用于颗粒粒径的测量，为进一步研究水煤膏喷嘴的雾化性能提供了坚实的基础．结果表明，随着气膏质量比的增加，雾化平均粒径降低．当气膏质量比大干0．6时．雾化颗粒质量平均粒径降低的幅度很小．     

内燃机缸内流场测量示踪粒子的选取与供给

为了了解内燃机缸内流场状况，研究了使用激光粒子图像PIV测量技术时示踪粒子的选取原则和添加方法，介绍了自行研制的带有Laskin喷嘴的新型粒子添加装置及其在实际发动机缸内流场测量中的具体应用．结果表明，该装置可以产生粒径均匀的液态示踪粒子，这些粒子具有良好的跟随性和光散射特性，所得的PIV测量结果比较理想．