MicroPIV流場測試技術(shù)的研究.pdf

1、MicroPIV是PIV(Particle Image Velocimetry)技術(shù)在微流場測試上的延伸和發(fā)展,由于該技術(shù)不僅有重要的應用背景,而且對流體力學理論的發(fā)展具有意義,在國際上很快成為一個研究的熱點.該文主要研究微尺度效應以及用于流場定量分析的圖像診斷程序設計.MicroPIV的圖像診斷技術(shù)原理上和PIV完全一樣,只是在顯微的放大倍率越來越大時,隨著所觀測區(qū)域的減小,圖像中所見粒子數(shù)目會越來越少,這時,傳統(tǒng)的以區(qū)域相關(guān)為基礎的

2、互相關(guān)算法將不能勝任,該文假設這樣的情況還沒有出現(xiàn).PIV測試原理的計算公式,是速度的原始定義:V=[S(t<,2>)-S(t<,1>)]/(t<,2>-t<,1>).在相鄰兩幀圖像上,找出相關(guān)度最大的兩個小區(qū)域,用它們之間的距離除以兩次拍攝之間的時間間隔,就得到這個小區(qū)域在間隔時間內(nèi)的平均速度,進而得到整個流場的速度分布.粒子圖像的匹配算法的主要運算是將兩連續(xù)的視頻圖像進行基于快速傅里葉變換的互相關(guān)運算,該文詳細論述了相關(guān)算法的基本原

3、理,它的產(chǎn)生和發(fā)展的各個階段,在比較了各種算法的基礎上確立了自己的算法并以C++編程實現(xiàn).該文詳細論述了MicroPIV技術(shù)在國際上的發(fā)展歷史和研究現(xiàn)狀,對微流動的研究和影響因素做了詳細的論述分析.該文研究了MicroPIV試驗技術(shù)的全部過程和技術(shù)細節(jié),如現(xiàn)有條件下微型流場的制作工藝、適合測量條件的流場速度、示蹤粒子的選擇、圖像采集的軟件接口等,分析了MicroPIV技術(shù)的性能參數(shù)和重要實驗參數(shù)的選取.在完全沒有借鑒和經(jīng)驗的情況下,采用

4、圖像采集卡、常規(guī)攝像頭及普通顯微鏡改裝了一臺MicroPIV,能夠進行低速微流場的觀測和測量,取得了進行MicroPIV試驗的經(jīng)驗,同時自行設計制作了微流道,在北京立方天地公司和清華大學的幫助下,使用高速攝像機進行了流場拍攝,取得了可信的試驗結(jié)果,并給予流體力學的解釋.試驗中,該文首次創(chuàng)新提出在MicroPIV試驗中采用參照對象的對比試驗方法,為今后的試驗研究提供了新的思路.試驗證明了以我們自行開發(fā)的圖像測速技術(shù)的實用性和可行性,將對M