PIV技术的粒子图像处理方法

以图像相关理论为基础,研究粒子图像测速技术(PIV)的图像处理方法,编制出高精度的处理软件,重建计算模拟的粒子图像位移场,给出了自相关法与互相关法的积相关与减相关的计算结果,及互相关法的误差分析,分析了自相关与互相关区别.得出了互相关法是提高粒子图像测速技术精度的有效方法的结论,因此跨帧技术是PIV技术的发展方向.     

应用PIV研究二维后向台阶起动涡流动结构特性

采用适合于低速水流的白光气泡 PIV技术以及氢泡时间线流动显示技术在水槽中对绕二维后向台阶的起动涡瞬时速度场、涡量场进行了定量测量和流谱观察。得到了起动涡涡量的最大值、总环量、涡的尺度及涡心位置随时间变化的特性曲线 ;并观察到起动涡发展的 4个阶段     

YOUNG氏条纹高精度快速处理方法

介绍一种粒子图象测速技术中Young氏条纹图象的计算机自动处理方法。通过一维平均-相关法由二维Young氏条纹强度分布构造的函数W(α)确定条纹方向;用正态分布函数构成的模拟函数修正衍射光晕影响;采用一维Fourier变换确定条纹间隔。这种Young氏条纹处理方法省时且具有较高的测量精度(条纹方向和间隔测量误差分別小于0.5°和1％)。     

蜻蜓翼三维流动结构的演变

为了与蜻蜓前后翼流动干扰的流动结构作比较,首先研究了悬停飞行状态下单个蜻蜓翼周围的三维流动结构,利用一套机电拍动翼运动模拟机构模拟了一个蜻蜓翼的拍动,使用数字体视粒子图像测速技术(DSPIV,Digital Stereo Particle Image Velocimetry)和多切面锁相技术分别测量了两个下拍拍动相位时刻(t=0.25T,0.375T)和两个上拍拍动相位时刻(t=0.75T,0.875T)蜻蜓翼周围的瞬时空间三维流场,运用局部涡识别准则中的λci准则来识别和显示了流场中的三维涡结构,还展示了蜻蜓翼各个展向测量截面中的|ωz|等值线、蜻蜓翼前缘涡的涡核线相对于蜻蜓翼上翼面的空间位置以及前缘涡在各个展向测量截面中的截面环量等.实验结果揭示了蜻蜓翼周围的三维流动结构在蜻蜓翼拍动时的演变历程.     

DPIV在水洞流场均匀度校测中的应用

用数字式粒子图像测速技术(DPIV)及特定预偏置技术校测水洞流场,并将测量结果与用传统流场校测方法测得的结果相比较,发现特定预偏置技术显著提高了流场测量精度,适用于流场校测.     

高速电梯气动特性实验模拟设备研制

 基于对影响高速电梯隧道效应参数的无量纲分析,设计并建成了一套简化高速电梯气动特性试验设备,可实现不同的阻塞比、开口比、端头留空比和箱体外形等多种状态下的实验模拟,使用数字式粒子图像测速系统(DPIV)开展了四种端部形状(平头、圆锥、圆头和抛物线)的箱体绕流的瞬时速度场测量.结果分析表明:绕箱体存在复杂非定常的涡流动,头部基本不分离,看不出不同形状的影响;尾部分离情况不同,平头与其它形状有明显区别.     

机械蝴蝶模型悬停飞行的流动显示实验

为了探索蝴蝶独特的外形及运动模式下蕴含的流动机理,与以往只考虑翅膀气动影响的拍动翼实验不同,我们开发了一种同时考虑身体及翅膀的机械系统用以模拟蝴蝶的悬停飞行,并采用染色液流动显示的方法对升力的主要来源--前缘涡进行了细致的观测.结果显示,在蝴蝶飞行的上下拍动过程中均有前缘涡产生,且不是以往观测到的螺旋或锥状结构,而是近似等直径的柱状联通形式,其明显特征为:在拍动加速阶段存在明显的展向流动,而在减速阶段则会出现破裂;另外,蝴蝶看似杂乱无章的运动实际上是一种自适应控制的结果,有助于提高升力.     

控制点排列对图像校正的影响及重复校正

针对在DSPIV(Digital Stereo Particle Image Velocimetry)的图像几何校正中,校正板上控制点的排列方式对图像校正误差所产生的影响,在使用双调和样条函数构建校正映射函数的条件下,分别使用了11列×21行、21列×21行、11列×41行、21列×41行和16列×31行5种控制点等列距、等行距排列的校正板来进行图像校正,计算了这5种控制点排列方式对应的校正准度和校正精度.另外,为进一步减小图像校正误差,还提出了对经过校正所得的图像进行重复图像校正.实验结果表明:随着控制点数目的增加,校正准度和校正精度会相应提高;经过重复图像校正的校正准度和校正精度优于一次校正的结果,但需要耗费更多的图像处理时间.     

机械蜻蜓悬停时的气动力实验研究

为研究蜻蜓等有两对翼的昆虫前后翼相互干扰下的气动力,设计并制作了一个可以模拟蜻蜓悬停的3种拍动模式的机电模型,并以此进行一系列实验,对前后翼相互作用的流场进行了观测.采用染色液流动显示的方法,定性观察了后翼前缘涡在各种不同拍动模式和不同翼间距离时的发展过程,对模型翼在各种拍动模式下的气动力进行了定量测量,并分别从流场结构和力学性能两方面对两翼间的干扰作用进行了分析讨论.