基于 PIV 技术的板坯连铸结晶器内钢水流动行为研究

利用粒子图像测速技术,以200 mm×2040 mm板坯连铸结晶器为原型,建立1：4水模型进行实验,对结晶器内钢液流动形态、流速及各流态所占比例、液面波动、以水口为中心结晶器两侧对称点速度随时间的变化、水口两侧液面水平流速、水口两侧对称位置液面至结晶器底部垂直方向速度和钢液对两侧窄面的冲击深度进行系统地研究和分析,并对比拉速的影响.研究表明,粒子图像测速技术不仅可以测量结晶器内流场流速,还可以对流场对称性进行全方位、多角度定量分析,为研究连铸参数变化,比如拉速、水口结构和水口浸入深度,对板坯连铸结晶器内钢液流动及对称性的影响提供一种较为精确的方法和思路.通过分析得出,在本实验条件下拉速0.5 m·min-1优于0.6 m·min-1.     

搅拌槽内流动结构的粒子图像测速技术研究

使用粒子图像测速技术（PIV）对Rushton桨在全挡板搅拌槽内的流场结构进行了研究。在同一搅拌槽中采用固定雷诺数的放大准则,对比了不同直径的Rushton桨的速度和湍流动能分布。结果表明,Rushton桨叶产生的径向射流沿径向方向是向上方倾斜的,倾斜角度在5°～6°;在排出区,湍流动能沿径向先增加至一峰值后减小;不同桨叶直径的Rushton桨,无因次化后的速度和湍流动能的大小分布在桨叶附近几乎没有差别,但随着桨叶直径的增大,剪切速率和输入功率减小,射流偏角和排出量增大。     

旋流燃烧室内湍流流动的PIV实验研究

建立了微型燃气轮机旋流燃烧室实验台．采用二维粒子图像测速技术(PIV)测量了旋流燃烧室火焰筒内冷态速度场．旋流燃烧室主要由3个旋流器和1个侧壁开有测试视窗的圆筒段组成．在空气流量为0．114m^3／s的工况下，得到了燃烧室火焰筒内气体时均切向速度分布及旋流燃烧室火焰筒中心截面和不同轴向横截面位置的速度矢量分布图．实验结果及其分析为旋流燃烧室的数值模拟计算和进一步的实验研究提供了基础．     

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     

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．     

电动微流体显微粒子图像测速误差修正方法

在电动微流体粒子图像测速技术中,示踪粒子的电泳运动是影响测量不确定度的主要因素之一．采用电流方法和粒子图像跟踪技术相结合,测量流体的平均电渗淌度和示踪粒子运动淌度,计算粒子的电泳淌度,据此对显微粒子图像测速结果进行修正．实验测量了直径为520nm的聚苯乙烯示踪粒子在20mmol／L硼砂缓冲液中的电泳淌度,对水力直径小于20μm的锥形微管道Micro-PIV测量流场进行了修正．实验结果表明,修正后的流场速度与数值计算结果一致,该方法可以较好地消除示踪粒子电泳运动对Micro-PIV测量结果的影响．     

钝体冷态流场的PIV实验研究

运用PIV技术在风洞中分别对5种不同形式的钝体：标准钝体、三角形钝体、流线形钝体、带通道钝体及非流线形钝体在冷态工作环境、不同缝宽下,获取了钝体后的速度分布.对比了5种不同钝体在不同缝宽下回流区长度的变化,认为随开度增大,在回流区结构不遭到破坏的前提下,回流区长度加大.同等条件下,非流线形钝体有最大的回流区长度;通过对尾迹区域的平均湍流动能的分析,认为平均湍流动能的强度随缝开度加大开始减弱,湍流强度最大的区域逐渐后移,最终往回流区的上下边界发展.通过对钝体后的尾迹结构和流动特性进行分析,为热态实验奠定了基础.     

旋转床内流体微观流动PIV研究

采用粒子图像成像技术（PIV）测定了旋转床空腔区内液滴尺寸和液体的流动速度,研究了填料厚度和转速对空腔区内液滴平均直径的影响,得到的液滴平均直径范围为0.15~0.9 mm。利用粒子图像成像技术观测了空腔区内流体流动情况,验证了旋转床内径处存在流动端效应区。对测量得到的速度进行了关联,得到了旋转床空腔区内液滴速度的关联式。最后通过引入切向相对速度差σ,得到了设计中所需最小填料径向厚度为10cm。     

基于残差网络的河流表面时空图像测速法

针对在耀光、紊流、降雨等复杂含噪场景下时空图像中有效纹理特征变得模糊,使得现有纹理主方向检测算法精度受限的问题,结合深度学习的思想,提出了一种基于残差网络回归模型的时空图像测速(ResNet50-STIV)法,并借助残差网络回归模型强大的非线性学习能力构建了回归预测函数。通过构建人工合成数据集和包含复杂场景时空图像的天然河流数据集对残差网络回归模型进行试验,结果表明：提出的残差网络回归模型在人工合成数据集下的检测精测可达到0.1°,对于天然河流数据集,具有残差结构的ResNet回归模型的检测精度优于VGG16;从模型层数看,基于ResNet50的回归模型能较好地平衡检测精度以及执行效率,在正常场景下的检测精度达到0.7°,而在耀光、紊流、降雨场景下能控制在1.3°以内,ResNet50-STIV优于现有的时空图像测速法;与流速仪法在多场景下表面流速比测的最大相对误差小于12%。     

多证据推理Hopfield神经网络在PIV数据后处理中的应用

在对人脑判别PIV错误矢量方式进行模拟的基础上,建立了错误矢量识别的多证据推理Hopfield神经网络模型,并通过数值试验对该网络模型的功能进行了验证.试验结果表明,该网络模型具有较强的识别能力,可以识别出所有的错误矢量.     

移动最小二乘法在 PIV迭代过程中的应用

提出了一种增强粒子图像测速（PIV）技术中图片变形迭代查询算法稳定性的方法,在迭代计算过程中用移动最小二乘法（MLS）来拟合互相关计算得到的位移场．合成图片的评估显示：MLS能很好地增强算法的稳定性,并且有很好的空间分辨率特性,在一定程度上改善了算法的精度．真实流场的评估也显示MLS能增强算法的稳定性．同时MLS的加入不会明显增加计算时间．     

双叶片离心泵内失速现象的三维PIV分析

为了揭示双叶片离心泵内失速现象的发生和发展过程,采用三维粒子图像测速(PIV)系统对比转数为134的双叶片离心泵在4个工况下3个截面的流体流动进行了分析.结果表明：随着流体流量的减小,叶片的压力面首先出现流动分离并产生漩涡;当流体流量继续减小时,漩涡堵塞了流道而使流体流动受阻,造成了叶轮流道失速的现象.在最优工况下,叶轮内流体的流态最佳;在0.8倍最优工况下,中间截面发生了流动分离;在0.5倍最优工况下,中间截面的流动分离扩张并产生了失速;在流量减小至0.2倍最优工况的流量之前,前盖板处也出现了失速,而在后盖板处没有发现漩涡.同时,叶轮内流场的轴向速度很不均匀,由流道进口到出口、吸力面到压力面,其轴向速度逐渐减小,并且叶片压力面的负向轴向速度区域随着失速的发展而扩大.     

气固两相射流瞬时速度场和浓度场的PIV研究

为深入了解气固两相流的瞬态特性,利用自行建立的粒子图像测速(PIV)系统对出口内径为10mm的气固两相自由射流流场进行了实验研究。将小粒子(粒径在1μm左右)和大粒子(粒径大约100μm)混合后,添加到气流中,应用PIV技术获得的图像,经处理后分裂成气相和固相两组PIV图像,通过数据处理后,得到了瞬时的气固两相速度场和固相浓度场的分布,同时对气固两相流动特性进行了分析,证实利用PIV技术可有效实现气固两相流的测量。     

基于Wigner分布的全息显示方法

Wigner分布函数能统一描述空间域和空间频率域,在计算机产生的体视全息图中,利用Wigner分布函数把序列图像的获取 (绘制 )几何、光场描述、全息光栅的计算与编码、振幅与相位的准确重构的数学模型,统一在多维函数下进行建模计算,形成一个针对体视全息图显示的一种计算模型。     

Experimental Investigation of Turbulent Shear Flow by PIV

ＥｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌＩｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎｏｆＴｕｒｂｕｌｅｎｔＳｈｅａｒＦｌｏｗｂｙＰＩＶ＊ＸｕＨｏｎｇｑｉｎｇ（许宏庆）,ＷｕＪｉａ（吴嘉）ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＭｅｃｈａｎｉｃｓ,ＴｓｉｎｇｈｕａＵｎｉｖｅｒｓｉ...     

水平携带床的粒子图像测试技术测试方案

介绍了粒子图像测试技术(PIV)原理,分类,设备组成,以及利用PIV分析气固两相流的研究现状;为了研究生物质颗粒在等离子体快速热解液化设备的水平携带床中的运动,根据PIV分析对光路的要求,设计制造了一套透明的冷态模拟装置,提出了相应的PIV测试方案;并从生物质颗粒粒径大小,拍摄区浓度,拍摄间隔时间,光的折射等几个方面进行分析,最后得出结论：利用该套PIV测试方案研究水平携带床内生物质颗粒的运动有着广阔的前景。     

PIV Experimental Investigation on the Flow in a Model of Closed Pump Sump

Vortices in the flow of a pump sump present an important problem in pump station operation. In the present study, the flow patterns in two model pump sumps with specially designed structures are analyzed using the particle image velocimetry (PIV) technique. The data is analyzed to reveal a number of parameters including the internal flow field with velocity distribution, the streamline distribution, and the turbulent kinetic energy. The analysis certifies that a modified pump with added T-type baffle below the sump exhibits good performance for realistic working conditions.     

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.     

过渡流搅拌槽内单颗粒悬浮特性的实验研究

利用高速摄像技术对过渡流搅拌槽内单颗粒的运动特性进行捕捉,分析了搅拌雷诺数及桨叶离底高度对颗粒悬浮运动的影响规律,并使用二维粒子图像测速技术得到搅拌槽内的流场信息。研究结果表明：颗粒的临界悬浮转速随桨叶离底高度的降低而降低;桨叶离底高度对颗粒在槽底的运动影响较大;颗粒在垂直离底悬浮后,于桨盘下方附近螺旋上升或作持续的螺旋状圆周运动;搅拌雷诺数升高对颗粒垂直上升的最大高度和最大速度影响较小,但会减小垂直上升过程中桨盘的转动圈数;颗粒螺旋上升是由于轴向流场在颗粒停滞位置向两侧产生了分叉;颗粒的悬浮主要是由流体的主体流动引起的。     

高压共轨燃油喷雾PIV测试方法及结果分析

为了更好地研究高压共轨燃油喷射系统的喷雾特性,设计了适用于PIV测量的喷雾测试系统,使用美国TSI公司的PIV设备对高压共轨燃油喷射系统在100 Mpa喷射压力下的油束进行了测试,获得了喷雾发展的图像,并使用该公司提供的图像处理软件Insight对试验图像进行了分析处理,初步分析得到喷雾场速度场图.