氢气泡数字粒子图像测速技术

摘要

该文叙述了国际上DPIV技术的发展过程和研究现状,对粒子的选取、片光源的运用作了专门的论述.鉴于DPIV技术硬件方面价格的昂贵,该研究开发了以氢气泡作为示踪粒子的图像测速技术.该文研究了氢气泡DPIV技术的全部过程和技术细节,如氢气泡产生的最佳条件、强光片光源的设计制作、图像采集的软件接口等,分析了DPIV技术的性能参数和重要实验参数的选取.该文运用自己动手开发的以氢气泡作为示踪粒子的DPIV测试设备,对圆柱绕流这一典型的流动进行了测量,对测试的结果绘制成流场的曲线图,并给出了流体力学解释.与已发表的圆柱绕流流场图片和数值模拟相比较,证明了以氢气泡作为示踪粒子的图像测速技术的实用性、经济性和可行性,表明该研究开发的集图像采集、图像处理、图像匹配、测试结果流场图的绘制于一体的DPIV软件取得了满意的结果.这些对于DPIV技术在国内的推广运用具有积极的意义.

目录

文摘

英文文摘

第1章概述

1.1 DPIV的发展历史

1.2国内外DPIV的研究现状及应用

1.3本研究的目的意义

1.4本研究所要解决的问题

第2章DPIV算法研究

2.1互相关分析

2.1.1相关函数的引入

2.1.2连续域互相关分析

2.1.3离散域互相关分析

2.2基于互相关的DPIV图像诊断方法

2.3算法原理

2.3.1流体运动的估值

2.3.2基本的相关算法

2.3.3改进的相关算法

2.3.4亚像素拟合

2.4算法的计算机实现

2.5流函数，涡量场的计算方法

2.6算法的验证

2.6.1验证方式1

2.6.2验证方式2

第3章以氢气泡作为示踪粒子的DPIV测试技术

3.1 PIV的一般工作原理

3.1.1示踪粒子

3.1.2光源

3.1.3摄像

3.1.4图像处理

3.1.5执行互互关算法

3.2以氢气泡作为示踪粒子的PIV实验装置

3.3集成软件开发

3.3.1软件总体框图

3.3.2系统功能实现

第4章DPIV实验参数的选择与误差分析

4.1实验参数的选择

4.1.1图像质量对计算结果的影响

4.1.2图像特征对计算结果的影响

4.1.3计算参数对计算结果的影响

4.2 DPIV测量时应遵循的原则

4.3有关DPIV的性能参数

4.3.1动态测量范围

4.3.2测量精度与误差分析

4.4测量操作步骤

第5章对圆柱绕流流场的测试结果

5.1圆柱1的DPIV分析

5.2圆柱2的DPIV分析

5.3圆柱3的DPIV分析

5.4图像运动参考坐标系的转换

第6章结论与展望

6.1结论

6.2展望

致谢

参考文献

附录

附录A.发表论文及获奖情况

附录B.参加课题情况