PIV_实验操作的基本介绍.pptx

生态环境与现代农业工程中心2006-9-6

PIV实验的基本操作一入门篇

杨斌

生态环境与现代农业工程中心

讲习系列之一;

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主要内容

◆PIV的定义

◆PIV系统的基本组成

◆PIV测速原理

◆PIV系统的工作过程

◆PIV实验的基本步骤

◆PIV实验中需要注意的几个问题◆PIV实验结果的处理;

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PIV的定义

◆光学测速技术

◆特点：整场、瞬态、非接触式、定量

◆局限性：采样频率低；对模型有一定的要求

◆目前发展水平：2D,3D;多相流动测量，燃烧现象测量，微细尺度流动的测量。;

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PIV系统的基本组成

◆Nd:YAG双脉冲激光器

◆同步器

◆互/自相关CCD照相机

◆高速图像采集卡

◆图像分析处理软件;

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典型的两维PIV系统的基本组成

Laser;

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PIV测速基本原理

激光片光平面

流场测试面

粒子A的速度矢量为

ux=△x/△t当△t—0U=Ay/△t当At—

EAC;

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PIV系统的工作过程

CCD照相机

LASERPULSE

图像采集卡

控制激

光脉冲

计算机;

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激光光源和形成片光的透镜;

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获取图像和图像的数字化;

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图像处理算法

◆自相关算法

两次FFT变换

对象：针对一帧上进行两次曝光得到的图像

缺点：无法分辨回流，需要辅以其他方法

◆互相关算法

三次FFT变换

对象：针对一对各曝光一次得到的图像

优点：能分辨回流，实验参数设置相对宽松

缺点：需要利用“跨帧”技术，使用互/自相关CCD;

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互相关分析算法;

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PIV实验的基本步骤

◆开启系统，检查激光、CCD、软件等是否正常；

◆预估测试区域的主流速度；

◆设定两脉冲时间间隔和脉冲延迟时间；

◆加入示踪粒子；

◆采集图像，实现跨帧测量；

◆得到一定结果后，调节片光参数、照相机放大率、光圈和粒子浓度等参数提高图像质量；

◆调试结束后，采集实验数据，拍摄标尺图像，进行后处理。;

MLxhunPulseRepetenRAte一

Smchronzer

流CenerDTrlpger

duseC

CameraStrobeDut

FrameStodoke

Pdnt;

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两脉冲时间间隔的确定

粗估——实验前

细估——实验调试过程中

U:测试平面内预估的主流速度

M:CCDCamera的放大率，以每个像素代表的实际距离表示，μm/pixel;

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脉冲延迟时间的确定

◆目的：实现跨帧

◆方法：观察一对图像;

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速度单位的转换

◆测量直接得到速度

◆获得标尺图像;

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实验中需要注意的几个问题

◆示踪粒子的选择和播撒

◆片光参数的调整

◆壁面反射光处理

◆图像质量鉴别;

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示踪粒子的选择和播撒

◆粒子的流动跟随性

◆粒子的光散射率特性

示踪粒子的分布浓度

◆整体施放与局部施放;

Spherical100mm200mm

CylthDthD

(mm)(⑩(mm)()((mm)()

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