PIV入门介绍

ParticleImageVelocimetry——粒子图像测速技术2/21内容提要FromMar28ToApril1PIV介绍实验装置实验方法测速原理发展趋势一、PIV介绍：测速方法皮托管测速1914年HWA响应频率高探头尺寸小1964年LDVDGVPDA测量范围宽空间分辨率高1977年LSVLSVPTAPIV3/21一、PIV介绍：流动显示方法表面流动显示技术壁面丝线技术油流技术升华技术空间流动显示技术色线技术、氢气泡技术、烟线技术、蒸汽屏技术、阴影技术和纹影技术等，现代流动显示技术PIV、LIF、激光分子测速(LMV)、PSP4/21一、PIV介绍PIV是一种光学流体测量技术。通常测量流场某一截面精度和空间分辨率可与LDV及HWA比较5/21一、PIV介绍：特点非接触式测量一般的流畅测量设备要求把测量传感器一起放入流场中，这样势必要对流场产生一定的影响，PIV很好的解决了这个问题，它是“看”流场，而不是“摸”流场。瞬间测量某一时刻的面或整个流场一般的流场设备只能测试某一时刻的某一点的流速矢量，要测试整个面需要大量的传感器。PIV既可以测平均流场，又可以测瞬间流场。精度高，测速范围大精度概念：小于千分之一，一般情况用PIV来验证其它流动测试设备的精确性。测量速度范围可从0到超音速流场。可以测量两相流，包括粒径测量6/21一、PIV介绍：应用风洞中的流场测量汽车风洞中的流场显示环形燃烧室流场湍流流场测定颗粒流的研究风沙流测量研究7/21二、实验装置PIV基本组成部件8/21二、实验装置9/21二、实验装置典型的PIV系统示踪粒子以及待测流场摄像头高功率激光器光路同步装置连接激光器和透镜的光导纤维10/21三、实验方法11/21STEP1在流场中布撒大量示踪粒子（如固体粒子、液滴或气泡）STEP2使用激光片光源照射流场待测切面STEP3使用CCD记录示踪粒子位置STEP4应用计算机分析图像并计算所测区域内粒子速度STEP5得到流场速度并计算其他参数三、实验方法12/21四、测速原理13/21双曝光的图象四、测速原理14/21**fRtfffftdftfd**fgRtfgfgtdftgd自相关函数互相关函数空间自相关函数000000,,,fRxyfxyfxxyydxdy空间互相关函数000000,,,fgRxyfxygxxyydxdy四、测速原理自相关两次FFT互相关三次FFT15/21五、PIV的发展现状3D-PIV技术：从二维到三维StereoscopicPIVDualPlaneStereoscopicPIVHolographicPIV实时速度测量ScanningPIVMicro-PIV技术：测量微小尺度流动，如血管TR-PIV技术：测量高频信号PIV与PLIF的结合使用：测量运动与状态量16/21五、发展趋势ByR.J.Adrian整合PIV相关理论粒子的跟随性分析图像的噪声及映射精确性与准确性算法:定位粒子位置及相关计算的可靠性粒子散播确保粒子合适浓度生产跟随性、散射性好的粒子扩大测速范围降低PIV的花销针对特殊用途的PIV设备:如Prob-PIV17/21Micro-PIV18/21TR-PIV技术19/21PIVcombinedwithPLIF20/2121/21TR-PIV圆柱后小区域测量