PIV入门介绍.ppt

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 PIV 3 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 PSP 4 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 21 STEP1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 四 测速原理 14 21 自相关函数 互相关函数 空间自相关函数 空间互相关函数 四 测速原理 自相关两次FFT互相关三次FFT 15 21 五 PIV的发展现状 3D PIV技术 从二维到三维StereoscopicPIVDualPlaneStereoscopicPIVHolographicPIV实时速度测量ScanningPIVMicro 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 PIV 17 21 Micro PIV