粒子影像测速(PIV)技术概述VIP专享VIP免费

粒 子 影 像 测 速 (PIV)技 术 概 述 1 粒子影像测速(PIV)技术概述 1.PIV 技术介绍 1.1.引 言 目 前 为 止 ， 人 类 对 流 体 力 学 仍 有 许 多 疑 难 问 题 ， 如 对 湍 流 、 非 定 常 流 动 等 现 象 了 解甚 少 ， 而 在 许 多 工 程 应 用 如 飞 行 器 外 形 设 计 、 内 燃 机 燃 烧 室 中 的 多 相 流 动 等 中 又 迫 切 需要 解 决 这 些 问 题 ， 因 而 使 流 场 测 量 问 题 变 得 极 为 重 要 。 流 场 测 速 新 方 法 研 究 中 ， 至 今 已 发 展 了 激 光 多 普 勒 测 速LDV(Laser Doppler Velocimetry)、 粒 子 影 像 测 速PIV(Particle Image Velocimetry)等 技 术 。 LDV 的 综 合性 能 较 高 ， 具 有 高 精 度 、 高 分 辨 率 和 非 接 触 测 量 等 优 点 ， 通 常 作 为 仪 器 标 校 技 术 使 用 ，但 LDV 只 能 实 现 单 点 测 量 。 PIV 技 术 是 一 种 全 场 、 动 态、 非 接 触 测 量 手段， 已 获得 广泛使 用 ， 成功应 用 于风洞、 水洞、 水槽燃 烧 及喷射等 实 验中 。 PIV 研 究 始于上个世纪80年代， 随着光 学 和 计 算机 图像 处理技 术 的 迅猛发 展 ， PIV 取得 了 长足进步， 测 量 精 度 已与LDV 接 近。 1.2.PIV 原理 图1 是 PIV 技 术 应 用 的 简单 原理图。散播在 流 场 中 的 跟随性 及反光 性 良好的 示踪粒子 ， 由激 光 光 束首先入射到一 组球面透镜上， 经聚焦后通 过全 反射镜至 一 组可调的 柱面透镜形 成具 有 一 定 厚度 的 片光 ， 照亮流 场 中 特定 的 区域， 此时经过此区域的 示踪粒 子 被照亮， 通 过CCD（CMOS）成像 设 备进行 成像 。 对 这 个特定 的 区域在 一 定 时间间隔内 利用 图 1 PIV 简单原理图 激 光 脉冲连续照亮两次， 就能 得 到粒 子 在 第一 次照亮时间t 和 第二次照亮时间t’的 两个图像 ， 对 这 两幅图像 进行 互相 关分 析， 就能 得 到流 场 内 部的 二维速 度 矢量 分 布。 粒 子 影 像 测 速 (PIV)技 术 概 述 2 在 利 用 PIV 技 术 测 量 流 速 时...