激光流場(chǎng)測(cè)量中DPIV系統(tǒng)圖像分析與處理的研究.pdf

1、在激光流場(chǎng)測(cè)量中，數(shù)字粒子圖像測(cè)速技術(shù)(簡(jiǎn)稱DPIV)憑借其無(wú)擾、瞬態(tài)、全場(chǎng)速度測(cè)量等優(yōu)點(diǎn)已經(jīng)成為測(cè)量二維流場(chǎng)的最為成熟的方法。然而，目前國(guó)內(nèi)外對(duì)DPIlV的研究都沒(méi)有解決高速?gòu)?fù)雜結(jié)構(gòu)流場(chǎng)的全場(chǎng)測(cè)量問(wèn)題。為此，本文針對(duì)傳統(tǒng)的測(cè)量系統(tǒng)和測(cè)量方法中存在的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題展開(kāi)了深入研究，并主要從軟件方面對(duì)DPIV系統(tǒng)的圖像分析與處理進(jìn)行了設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)，通過(guò)處理拍攝的模擬流場(chǎng)實(shí)驗(yàn)中示蹤粒子的位移圖像初步驗(yàn)證了軟件的實(shí)用性。同時(shí)，本論文還為DPIV系統(tǒng)

2、中示蹤粒子的選擇提供了理論依據(jù)。 本論文的工作內(nèi)容和創(chuàng)新之處在于： (1)以米氏(Mie)光散射理論和流體力學(xué)理論為基礎(chǔ)，系統(tǒng)研究了示蹤粒子的光散射特性以及流體跟隨性。針對(duì)湍流，本文通過(guò)采用頻譜分析法得到了BBO方程分別適用于液體流場(chǎng)和氣體流場(chǎng)的簡(jiǎn)便實(shí)用的近似解，從而為DPIV應(yīng)用于復(fù)雜結(jié)構(gòu)流場(chǎng)測(cè)量中示蹤粒子的直徑選擇提供了理論依據(jù)。 (2)在系統(tǒng)的硬件研究中，在光源部分使用三種不同波長(zhǎng)且時(shí)間上完全獨(dú)立的脈沖激光

3、器；在圖像記錄部分使用3個(gè)獨(dú)立的CCD相機(jī)采集流場(chǎng)的二維數(shù)字灰度圖像，從根本上解決了由跨幀技術(shù)造成的DPIV可測(cè)流速度極限問(wèn)題。此外，在三個(gè)激光脈沖的時(shí)序控制上，設(shè)置兩個(gè)不同時(shí)間間隔Δt1和Δt2的方案，從而達(dá)到有效增大DPIV系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)測(cè)速范圍和提高全場(chǎng)測(cè)量精度的目的。 (3)在系統(tǒng)的軟件(圖象處理方法)開(kāi)發(fā)上，對(duì)傳統(tǒng)的互相關(guān)分析法進(jìn)行了改進(jìn)，即通過(guò)進(jìn)一步縮小分析區(qū)域、縮短搜索路徑以及在圖像處理中引入高斯曲線擬合和矢量修正等算