粒子像测速技术（PIV）和激光散斑测速技术（LSV）的实验研究

本文应用粒子像测速技术（ＰＩＶ）和激光斑测速技术（ＬＳＶ），对Ｒａｙｌｅｉｇｈ－Ｂｅｎａｒｄ对流流动进行测量。说明这两种技术原理和数据处理方法是相同的，他们的区别聚决于源密度（Ｓ．Ｄ．）。当Ｓ．Ｄ．≤１时，是粒子像模式，当Ｓ．Ｄ．〉１时，则呈现激光散斑模式。实验表明，三次光脉冲系统比二次光脉冲系统在测量信噪比方面改善很多。     

粒子像斑三维定位的透视成像原理和方法

在三维粒子成像测速（ＰＩＶ）方面,可运用体积光照明同时从不同光轴用多个照相机获得ＰＩＶ图像,如何根据这些不同光轴获得的ＰＩＶ图像确定出粒子物点的空间位置是实现三维粒子成像测速的前提。基于此,提出了根据多幅不同光轴的ＰＩＶ图像的粒子像斑实现粒子物点三维定位的透视成像定位原理和方法。精确确定透视平面与透视中心在空间的位置是实现粒子物点三维定位的关键,妆测定透视中心（照相机的光学中心）和透视平面在空间的     

一种新型的非接触的变形场测量技术

数字散斑相关方法(DSCM)是一种新型非接触变形场测量技术。散斑是相干光被光学粗糙面或不均匀媒介散射而在空间形成的随机分布的光强场,它具有颗粒状特点。可认为物体表面随机分布着许多粒子,粒子在光照射下,反射光形成特有的光强场。DSCM是通过测量物体变形前后光强场概率统计相关性来确定物体变形。首先用光源照射试样,试样表面形成特定散斑图样,可用某一点周围微区内散斑子集的变形描述这一点的变     

三维PIV透视成像粒子定位的可确定性

三维粒子成像测速（ＰＩＶ）的透视成像分析方法中，在动用体积光照明前从多个不同光轴方向用多台照相机或摄像机同时获得ＰＩＶ图像后，根据多幅不同光轴的ＰＩＶ图像的透视性质，运用物点三维定位的透视成像定位原理和方法，可通过找出各透视面上像点所对应的透视射线的交点来确定相应粒子的三维位置。问题在于，尽管粒子所在位置上必然存在各像点相应的透视射线的交点，但反过不，相应的透视射线的交点上却未必存在着真实的粒子。     

非像面散斑法层析火焰折射率场分布

本文通过理论分析给出了激光束通过火焰后的偏转角与折射率的关系，并给出了透镜后非像面散斑与火焰周围介质折射率场的关系表达式。用双曝光散斑法层析了火焰上不同截面的折射率分布。给出实验结果，并予以讨论。     

倾斜CCD光敏面以减小扩展像斑的分析

经理论推导，给出了倾斜ＣＣＤ光敏面以减小扩展像斑，从而减小激光三角法测量误差的理论根据，同时结合计算机模拟曲线，说明了它的缺点是限制了测量范围。     

气固两相管道流中柱状粒子取向的数值研究

本文对管道悬浮流中柱状粒子的取向分布进行研究。首先对柱状粒子在流场内的运动进行数值模拟，然后运用统计方法得出大量柱状粒子的取向分布；得到了粒子长径比、St数和流场区域对粒子取向分布的影响。计算结果表明，柱状粒子长径比和St数的变化对粒子取向分布的影响并不明显，而流场区域所造成的流场横向速度梯度对粒子取向分布有重要的影响。随着流场横向速度梯度的增大，粒子有明显的占优取向，且当流场横向速度梯度增大到一定程度时，粒子取向都趋向于流动方向。文中部分结果与实验进行了比较，两者吻合较好。     

水介质三维温度场激光散斑层析研究

本文论述了激光散斑法层析再现三维温度场的原理，提出了非像面散斑测量三维温度场的方法，并测定了水介质恒定温度场分布。实验结果表明该方法的有效性和准确性。该方法具有环境要求低、精度高等优点，是一种较为理想的非接触式光学测温方法。     

纳米粒子表面改性的研究进展

概述了无机纳米粒子表面改性的重要性，重点阐述了不同的表面处理方法及粒子与多种改性剂之间的相互作用机理。指出纳米粒子改性的目的在于降低粒子的表面能，改变粒子的表面极性，提高粒子与基体的亲和力，减少粒子间的团聚，促进纳米粒子在聚合物基体中的分散。     

利用α稳定分布的小波域SAR图像降斑算法

提出了一种改进的合成孔径雷达(SAR)图像α-MAP降斑算法,通过采用厚尾α稳定分布和引入噪声方差调整系数的方法,可以获得更好的降斑和纹理保持效果,同时应用平稳小波分解来解决Gibbs效应引入的伪噪声问题。最后通过对实际SAR图像的降斑处理,对本文的算法与最新的小波软阈值算法以及传统的局部自适应滤波器在性能参数和滤波效果上做了全面的比较。试验表明本文的算法更具适应性,实现了降斑与纹理保持更有效的综合滤波,在性能参数和复原图像效果上都有较好的表现。     

涡轮叶栅进口热斑迁移及其影响因素研究试验装置设计

针对涡轮叶栅进口热斑问题,设计搭建了一套涡轮叶栅进口热斑迁移及其影响因素研究的试验装置。采用扰流棒和向主流注入热次流分别模拟进口湍流和热斑,叶栅试验件5叶片4通道结构实现了较好的试验件周期性,采用非金属材料加工叶片并研发了对应的偶丝敷设工艺,通过红外热像仪和热电偶对比测温及进、出口温度场测量实现对热斑的迁移运动追踪。试验验证表明:该装置易于调节进口热斑的周向、径向位置并准确改变热斑温比、湍流度等参数;红外测温结果与热电偶测温结果平均值相差约2.4%,满足涡轮叶栅内热斑迁移及影响规律研究需要。     

空间目标的高分辨率散斑成像技术研究

地基光学望远镜对空间目标的成像分辨力受到大气湍流的严重限制。散斑成像技术能利用目标的短曝光序列图像来实现目标图像的高分辨复原,从而使光学望远镜达到其衍射极限分辨力。对空间目标在不同湍流强度下的成像进行了数值模拟,并采用散斑成像技术对这些模拟图像进行复原实验。实验结果表明:复原图像的分辨率相对于模拟模糊图像得到明显提升,且当采用Sobel算子作为像质评价函数时,复原图像的质量提升了2倍以上。最后对实际月球表面图像进行了复原实验,复原的月球图像不仅视觉清晰度得到提高,还显示了更多的细节信息;且像质评价函数结果是原始图像最好帧的3倍。另外,散斑成像技术也适用于非等晕成像。     

3D—PDA测量2相流场时散射粒子的选择

应用激光技术测量流体速度时，需要合适的散射粒子。本文研究了激光三维粒子动态分析仪（３Ｄ－ＰＤＡ）测量２相流场速度时，如何选择合适散射粒子的问题。研究结果表明，散射粒子的合理选择是保证测量精度的重要措施之一；测量湍流脉动较强流场时，应选用密度小、直径小、折射率大的粒子作散射粒子，并选择合适的粒子散播浓度。     

用PDA测量两相湍流流场时固体粒子的选择

激光法测量两相流是近年来开发的一项新技术，测量过程中需要存在合适的粒子。本文研究了用三维粒子动态分析仪测量气固两相湍流流场时固体粒子的选择问题，试验过程中，运用几种不同的粒子作为煤粉粒子的模拟粒子进行测量和比较，结果表明：（１）粒子的特性参数是影响测量精度的重要因素之一：（２）测量气固两相湍流流场中粒子的运动特片时，应尺可能选择形状较规则，折射率大，尺寸分布合理，不易粘结且易于收集同时接近所要模拟     

基于低密度粒子图像叠加的Micro-PIV速度场测量

提出了一种基于低密度粒子图像的微流体粒子图像全场测速技术。经过背景噪声去除、阈值过滤、图像增强等图像预处理过程,获得了高质量的低密度荧光示踪粒子图像。对100对图像进行图像叠加处理,得到了满足互相关算法求解二维速度场的高密度叠加粒子图像。针对宽度为250μm,深60μm的长直微通道开展了覆盖全场不同流体层平面的二维速度测量,并利用多个流体平面的二维速度场实现了微通道内全场速度的构建。研究结果表明：由于图像叠加法去除了像径大但灰度低的背景粒子图像,采用互相关分析能够准确获得分层二维速度场,所构建的全场速度场正确反映了长直微通道内流流场特征。     

粒子拖尾长度对高频DPIV测量误差的影响

基于连续激光源的高采样频率DPIV系统在进行曝光时可能会产生粒子拖尾现象。明渠湍流试验和数值模拟试验结果显示，粒子拖尾长度的增加会导致平均流速减小和湍流强度增大。分析表明，导致平均流速误差的原因之一是诊断窗口边缘局部粒子图像的缺失，且图像缺失程度会随着粒子拖尾长度增加而增大，从而使平均速度随粒子拖尾长度增加而减小；粒子拖尾的另一个直接后果是增大了粒子图像的有效粒径，从而导致湍流强度增大。通过增大第二个诊断窗口的尺寸，进行相关函数标准化和相关系数补偿等方法，可以消除粒子拖尾长度引起的误差。     

三角嵌铺粒子追踪算法的三维化扩展

针对连续帧三维流场粒子的匹配问题,对基于三角嵌铺的粒子追踪算法进行了三维化扩展并将其命名为3DT PTV。3DT PTV遵循从粒子样型匹配到粒子匹配的原则,即粒子匹配结果从粒子样型匹配结果中总结。首先通过自定义"粒子样型DT网格"实现了粒子样型匹配的参数无依赖性,使3DT PTV适用于粒子非均匀分布流场;其次通过自定义"样型唯一性标识向量"进行粒子样型匹配;最终通过"双向计算-概率择优"模块对样型匹配结果进行样本扩展并整合出粒子匹配。通过添加自定义干扰的JPIV人工流场对3DT PTV进行了检验。除了算法本身的简洁性,结果亦证明了3DT PTV处理粒子无匹配率较高的复杂流动的良好特性。     

改进的MMPHD机动目标跟踪方法

基于序列蒙特卡罗方法的经典多模概率假设密度滤波方法及其各种衍生方法,在预测过程中依据多个并行的状态转移模型,通过将大量粒子散布到下一时刻目标所有可能出现的状态空间实现目标状态的捕获,造成计算量大、目标跟踪精度差。为此,提出一种改进的多模粒子概率假设密度机动目标跟踪方法。该方法利用最新量测信息估计目标运动模型概率及模型参数,并将估计得到的目标模型应用到粒子概率假设密度滤波方法的预测过程中生成预测粒子,从而将大部分粒子聚合在目标最可能出现的状态空间邻域中,实现粒子的有效利用。数值仿真表明,所提方法不仅显著地减少了目标丢失个数,而且提高了目标跟踪精度。     

考虑电荷交换的三维离子发动机栅极粒子模拟

为了对离子发动机光学系统进行数值分析，开发了考虑电荷交换的三维离子发动机栅极粒子模拟程序。模拟程序采用单元内粒子（PIC）方法，光学系统为双栅极结构，推进剂采用氙，总加速电压为1600V，栅极间距为1mm，粒子之间的电荷交换碰撞模型采用蒙特卡洛方法。采用链式存储结构存储粒子信息，可以实现数组式存储方法所不能实现的功能。使用粒子模拟程序对离子发动机光学系统进行了粒子模拟，模拟得到了栅极间的电场分布和氙离子空间分布。模拟结果表明，在所取工作参数下氙离子全部通过了栅极孔，未撞击到栅极上，验证了参数的合理性。     

用气膜冷却来防止热斑引起的涡轮叶片过热

为了防止燃烧室出口热斑引起涡轮叶片过热，通过求解二维非定常N-S方程研究了热斑对高压涡轮一级叶片型面压力和温度的非定常影响，并对气膜冷却这种热防护方法进行了尝试。计算结果与公开发表的实验数据基本吻合。结果显示热斑的存在对涡轮级型面压力影响微小，但是会导致动叶型面特别是压力面的温度显著升高并随时间大幅波动。在动叶压力面鳃区引入气膜冷却对型面压力和热斑在涡轮级内的运动影响不大，但可以有效地阻隔高温热斑与压力面的直接接触，并显著降低壁温和减小温度随时问波动的幅度。