方柱绕流粒子图像测速试验与数值模拟

采用粒子图像测速设备PIV (particle image velocimetry),进行了雷诺数为2.2×104的方柱绕流试验,与公认的采用LDV (laser doppler velocimetry)的试验结果吻合较好,验证了本风洞中PIV试验系统的有效性.在进一步的比选中,通过计算方柱的阻力系数和斯特劳哈尔数以及流场的速度剖面和湍动能剖面,比较了几种常用湍流时均模型的计算结果与试验结果的差别.结果表明,采用基于剪应力传输的湍动能-耗散率模型(k-ω SST),能够得到与试验吻合较好的计算结果.     

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。     

应用粒子图像速度场仪测试圆柱绕流涡的结构

利用粒子图像速度场仪（PIV）的2帧互相关技术,在风洞中测量雷诺数为500的圆柱绕流.通过展示一个涡的产生、发展及脱落的连续瞬时速度矢量场、流线图、速度量级等势线图和涡量等势线图,分析圆柱后涡系发展及涡量输运规律.     

用粒子图像测速法研究边条涡的性质

在风洞中应用粒子图像测速法对边条机翼模型产生的边条涡的各种特性进行了实验研究。实验主要测量了各种攻角下边条后缘、基本翼的1/2平均气动弦、立尾前缘及立尾后缘四个位置与机身轴线垂直的截面内的流场,同时利用二维谱分析的方法对测得的二维速度场进行分析得出边条涡的能量谱。实验结果表明边条涡强度随攻角呈平方关系增长,边条涡的破碎形态为单螺旋破碎。     

偏置圆速粒子图像测速法原理研究

研究了一种三维粒子图像测速技术－－偏置圆速粒子图像测速法,根据CVB－PIV采集粒子影像曲线基本原理,对几种已知运动进行了实验研究,原理分析和实验结果表明CVB－PIV采用灰度图能够确定粒子的三维位置信息,获取粒子速度时间序列,而且不存在方向模糊性。     

基于快速傅立叶变换的粒子图像测速技术

在图像灰度分布互相关和快速傅立叶变换的基础上,研究了粒子图像测速的实现。用该方法处理由数学方法合成的粒子图像并与标准结果进行了对比。结果表明：在粒子图像测速中,测速算法也是产生错误矢量的原因之一;基于快速傅立叶变换的粒子图像测速技术能够有效、快速检测出流场;在流速大且流速梯度大的流场区域,由于粒子匹配性能的降低较易出现错误矢量。     

基于互相关算法的粒子图像测速技术

对PIV（particle image velocimetry，粒子图像测速）技术的原理进行了详细的介绍。采用互相关算法，自行开发了一套图像处理软件，对粒子图像进行分析，提取速度场。以正方形容器内的旋转流场为例，用计算机模拟检验了此软件的可靠性与高效性，并利用PIV技术对内燃机缸内压缩流场进行测量，对PIV技术应用于气流测试进行了有益的探索。结果表明，互相算法可以有效地进行粒子图像识别，通过所开发的软件可以精确获取速度场。     

基于光流法的篮球图像运动块差异自主检测方法

为了解决传统方法在人群密集遮挡情况下无法满足检测要求,以及针对正常运动块的加速度改变,容易误检测为差异运动块的问题,通过光流法研究篮球图像运动块差异自主检测问题。分析光流法方程,通过篮球图像序列中像素强度数据的时域改变与相关性判断运动块像素的变化。通过码本模型对篮球图像前景位置进行提取,避免人群遮挡干扰,在前景位置处找到特征点。获取目标特征点后,通过光流法对运动块进行跟踪,针对全部能够被跟踪的运动块,引入光流运动方向数据;把光流运动方向在相同角度区间中的特征点当成一组数据完成归一化处理,降低对正常运动块的误判断,增强检测精度。对各区间中光流加速度进行高斯滤波处理,把各角度区间加速度累加,将其当成篮球图像加速度,设定累积加速度阈值,在图像块累积加速度高于设定阈值的情况下,认为出现差异情况。结果表明,所提方法能够检测遮挡背景下篮球图像运动块差异,NMI与LODF值均较大。说明所提方法满足遮挡情况下运动块差异检测要求,检测结果准确,不容易出现误检测现象。     

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,聚类的几个相的粒子开始。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。将粒子运动轨迷追踪算法应用于PIV图像分析,取得了较好的效果。     

基于经验模态分解的粒子图像测速流场重构研究

为了消除PIV流场数据中的错误数据并降低误差,利用经验模态分解将PIV流场数据分解为多个本征模态分量,对波形异常的本征模态分量进行滤波处理,并将处理后的本征模态分量与其他波形平滑正常的本征模态分量进行反向叠加,有效实现了流场数据的重构和错误数据的消除。当分解得到的本征模态分量较多且错误数据集中在某一个本征模态分量时,可以通过求解各个本征模态分量与原始流场数据的相关系数,将与原始流场数据相关的本征模态分量进行反向叠加重构并摒弃与原始流场数据不相关的本征模态分量,实现错误数据的直接消除。利用本方法分别对2个人为添加误差为1.7%和3.3%的标准模拟流场进行了处理,处理后的流场数据误差分别为0.002%和0.18%。采用该方法对某实验的原始流场数据进行处理,结果表明错误数据得到了有效消除,流场特性更加清晰准确。本研究可为减小变化缓和的流场数据的误差提供一定的指导。     

激光散斑和粒子像测速中的并行光学处理方法

介绍了全息透镜阵列对双曝光散斑图或双曝光粒子像进行并行光学处理的方法。该方法可以数十倍地减少二维移动台的机械运动次数,大大减少处理时间。     

板翅式换热器封头内部流场的测量与改进研究

利用粒子图像测速仪（PIV），对板翅式换热器封头结构改进前、后的流场进行了可视化研究分析．实验结果表明，原始封头内部的物流分配存在严重的不均匀性，采用添加打孔挡板之后的改进型封头，流场的不均匀性有了很大的改善．从实验对比分析中得出，当挡板小孔呈错排分布、开孔率沿挡板的中轴线向两侧逐渐增加、且总开孔率达到509／6左右的时候，在相同的入口条件下，不均匀系数由原始封头的1．210降至0．209，最大流速与最小流速之比由23．163降至1．756．此研究结果对于板翅式换热器的优化设计具有重要意义．     

粒子图像速度场仪的特点及其应用

介绍了粒子图像速度场仪(PIV)的特点,结合在水流流场中的实际应用,为CFD实验研究提供了验证的依据.     

应用粒子图像速度场仪对泊肃叶流动及圆柱绕流的测量

为了考察粒子图像速度场仪（PIV）的测量精度及分辨复杂流动结构的能力，对泊肃叶流动和圆柱绕流两种典型流动进行了测量。将泊肃叶流动的速度廓线的测量值与分析解 进行了对比，发现在测试区域内90％的测量值与分析解吻合良好，具有较高的精度，而近壁面区域由于速度偏振，测量值低于分析解。在此基础上，利用PIV技术测量了Re为500时圆柱绕流流动的主流区、圆柱两侧的剪切层，以及圆柱后的回流区和旋涡区的分布，验证了该技术非常适合于研究复杂的流动结构。     

投弃式海流剖面仪探头流场TRPIV测量

 投弃式海流剖面仪(eXpendable Current Profiler,XCP)探头是最新型的投弃式海洋环境剖面测量探头,在海洋调查、科学研究以及军事上有着重要应用。XCP探头在海水中的姿态直接影响海流测量精度,因此试验研究探头水下姿态对投弃式海流测量技术发展有重要意义。本文通过搭建试验装置,应用高时间分辨率PIV(Time Resolution Particle Image Velocimetry,TRPIV)技术在室内低速循环水槽测量了XCP探头水平截面的二维瞬时流场和平均流场。分析了不同旋转速度比及雷诺数对流场的影响,进而根据马格努斯效应分析了XCP探头受到的侧向力。试验结果表明,探头受到的侧向力与旋转速度呈正比关系,并且随雷诺数的增加探头受到的侧向力也增加了。据分析结果可知,实际工作中探头穿越不同的海流层下落时受到变化的侧向力作用,并导致其在海水中以倾斜状态下落。试验结果可为XCP探头在下落过程中倾斜情况的估计提供参考和依据。     

间冷式冰箱冷藏室内流场的粒子图像速度场实验研究

以一台BCD-190W间冷式冰箱为研究对象,制作了间冷式冰箱透明模型,搭建了冰箱模型中空气流场测量的实验系统.采用数字化粒子图像速度场(DPIV)技术测量了间冷式冰箱模型冷藏室内特征平面区域内的平均速度分布.实验测量结果表明:冷藏室顶层间室内送风口流速最大,底层间室送风口流速略小,而中间两层间室送风口流速低于0.1 m/s,不能满足设计功能要求;各间室内对称的2个送风口流速差别明显,必将导致冰箱间室内温度分布不均匀.实验结果验证了DPIV技术用于测量间冷式冰箱内流场的可行性,揭示了冰箱送风口流速和流量设计中存在的不足,并进一步指明了各间室流量分配的关键在于风道的阻力和流量设计,可为改进冰箱结构和性能提供参考.     

基于光流场模型的医学图像配准

基于最大化互信息的配准方法因其复杂性高而不能满足临床的实时性要求；基于光流场模型的图像配准方法计算简单快速，但已有的采用光流场进行配准的方法都直接采用原始的Horn模型，该模型简单地采用速度场的模作为光滑性约束，而导致配准过程不能保持图像的不连续性，使得图像严重模糊以致无法应用，该模型还存在不能处理大位移的问题．为了能在配准过程中尽可能地保持图像特征，采用了Lucas等人提出的窗口化光流场模型，通过选用小的窗口减轻对图像造成的模糊；对于大位移问题，可以采用金字塔结构来有效处理．实验结果证明，Lucas光流场模型应用于医学图像配准能够得到较准确的配准结果，具有很高的运行效率．     

基于光流场模型的医学图像配准

基于最大化互信息的配准方法因其复杂性高而不能满足临床的实时性要求;基于光流场模型的图像配准方法计算简单快速,但已有的采用光流场进行配准的方法都直接采用原始的Horn模型,该模型简单地采用速度场的模作为光滑性约束,而导致配准过程不能保持图像的不连续性,使得图像严重模糊以致无法应用,该模型还存在不能处理大位移的问题.为了能在配准过程中尽可能地保持图像特征,采用了Lucas等人提出的窗口化光流场模型,通过选用小的窗口减轻对图像造成的模糊;对于大位移问题,可以采用金字塔结构来有效处理.实验结果证明,Lucas光流场模型应用于医学图像配准能够得到较准确的配准结果,具有很高的运行效率.