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基于轻量化深度学习模型的粒子图像测速研究 被引量：7
1
作者 于长东 毕晓君 +2 位作者 韩阳 李海云 郐云飞 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第7期136-143,共8页
粒子图像测速(PIV)作为一种非接触的、全局的间接流体力学测量技术,能够从图像中获取流体的速度场,从而揭示流体的运动规律。随着深度学习技术的发展,用深度学习技术来进行粒子图像测速具有很重要的研究价值和广泛的应用前景。基于光流... 粒子图像测速(PIV)作为一种非接触的、全局的间接流体力学测量技术,能够从图像中获取流体的速度场,从而揭示流体的运动规律。随着深度学习技术的发展,用深度学习技术来进行粒子图像测速具有很重要的研究价值和广泛的应用前景。基于光流神经网络,提出了一种改进型轻量级卷积神经网络,在提高粒子图像测速精度的同时,减小了模型的参数量,提高了测试速度。首先,将目前能够获取最优刚体估计的光流神经网络架构进行了改进,采用人工合成的粒子图像数据集进行有监督训练。然后,将训练得到的网络模型与当前最先进的用于粒子图像测速的深度学习模型进行对比评估。实验结果表明,本文提出的基于轻量化深度学习模型的粒子图像测速模型在不损失精度的同时,模型参数量减小了9.5%,测试速度提高了8.9%。 展开更多
关键词 光计算 粒子图像测速 深度学习 光流 卷积神经网络 轻量化
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自由面对潜艇尾流场流动特性影响研究 被引量：5
2
作者 郭春雨 徐鹏 +3 位作者 韩阳 王超 郭欣雨 郐云飞 《力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第1期156-167,共12页
潜艇周围绕流场流动特性会影响潜艇的机动性能,特别是近水面航行时,自由面的存在会增大潜艇尾流场的复杂程度.为探究潜艇在近水面航行时自由液面对潜艇尾流场流动特性的影响机理,借助大型水下三维粒子图像测速技术开展潜艇尾流场流动特... 潜艇周围绕流场流动特性会影响潜艇的机动性能,特别是近水面航行时,自由面的存在会增大潜艇尾流场的复杂程度.为探究潜艇在近水面航行时自由液面对潜艇尾流场流动特性的影响机理,借助大型水下三维粒子图像测速技术开展潜艇尾流场流动特性研究.首先通过美国泰勒水池标准模型实验结果对试验方法准确性进行验证;随后,用验证后的模型试验方法对潜艇尾流场进行测量,得到不同潜深工况、不同速度下的桨盘面轴向速度以及脉动速度,同时辅以数值模拟对试验无法测得的兴波波系及中纵剖面速度场加以补充,从兴波角度阐述了自由面对潜艇尾流场流动特性影响机理.研究结果表明:潜艇在近水面航行时,随着Fr增大,桨盘面处轴向速度云图中上方等值线整体趋于扁平化,较4D潜深工况,1.5D潜深工况出现局部脉动速度极大值,且脉动速度结构整体下移;自由面存在时,艇体与自由面间流场速度明显增大,特别在桨盘面区域,流场速度明显提升.随着Fr增大,桨盘面处的自由液面高度逐渐降低,这就导致了桨盘面位置出现更大的流体速度,即造成了桨盘面伴流场挤压现象. 展开更多
关键词 潜艇 尾流场 流动特性 粒子图像测速 自由面
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基于PIV的波浪流动结构演变试验研究 被引量：4
3
作者 郭春雨 郐云飞 +1 位作者 韩阳 徐鹏 《华中科技大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第9期114-119,共6页
海浪凭借其高速度高能量的特性往往会威胁到近岸地区人们的生命财产安全,通过探究波浪在附着不同结构物的斜坡上爬升传播过程中精细流场的演化过程,有利于探究近岸海浪流动结构演变及成灾机理.利用粒子图像测速技术(PIV)对波浪爬升不同... 海浪凭借其高速度高能量的特性往往会威胁到近岸地区人们的生命财产安全,通过探究波浪在附着不同结构物的斜坡上爬升传播过程中精细流场的演化过程,有利于探究近岸海浪流动结构演变及成灾机理.利用粒子图像测速技术(PIV)对波浪爬升不同斜坡时的流场信息进行测量,探究了不同形式的结构物对波浪爬坡过程的影响.试验结果表明:波浪经过结构物时,波形会发生变化,速度场紊乱,波浪的爬坡速度减缓;另一方面,随着波浪的爬升,结构物后方会产生若干涡旋结构,涡旋会逐渐扩散.结构物的阻拦会导致波浪能量降低,不同结构物的阻拦效果存在明显差异,结果可为近岸防浪结构物的设计提供参考. 展开更多
关键词 粒子图像测速 波浪爬坡 速度场 涡量场 能量耗散
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舰船流场试验测试技术研究进展 被引量：2
4
作者 郭春雨 郐云飞 +1 位作者 韩阳 徐鹏 《中国舰船研究》 CSCD 北大核心 2022年第5期103-115,共13页
通过对舰船周围流场信息进行精细化描述,即可从流动机理角度反馈舰船宏观水动力表现的内在本质,而优质的流场测试技术是保证流场精细化描述的必要手段。从舰船流场测试的工程需求出发,根据技术特点梳理现阶段舰船流场试验测试技术的发... 通过对舰船周围流场信息进行精细化描述,即可从流动机理角度反馈舰船宏观水动力表现的内在本质,而优质的流场测试技术是保证流场精细化描述的必要手段。从舰船流场测试的工程需求出发,根据技术特点梳理现阶段舰船流场试验测试技术的发展现状、应用场景及特性问题,建议从硬件升级与技术融合、算法更迭与功能扩展、数据同化与机器学习等角度切入,以推动流场测试技术朝着综合性、专业化、高效化等方向快速发展。 展开更多
关键词 舰船流场 测试技术 流动机理 光学测量
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任意边界船艏入水的PIV测试与流动特性研究 被引量：3
5
作者 佘文轩 郭春雨 +2 位作者 周广利 吴铁成 郐云飞 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2021年第11期1452-1460,共9页
为了探究曲率复杂的任意边界船艏入水过程中细节流场结构的动态演变与砰击过程中流动分离、卷气等复杂现象的发生机理,本文应用高频响的时间解析PIV(TR-PIV)技术对船艏模型以不同初速度入水过程中的流场进行动态捕捉,详细分析了其运动... 为了探究曲率复杂的任意边界船艏入水过程中细节流场结构的动态演变与砰击过程中流动分离、卷气等复杂现象的发生机理,本文应用高频响的时间解析PIV(TR-PIV)技术对船艏模型以不同初速度入水过程中的流场进行动态捕捉,详细分析了其运动响应与流场结构。测试结果表明:较低入水初速度时,初次砰击到二次砰击有缓慢过渡过程,船艏内凹壁面会引导射流形成低速回流,而船艏外飘部分压迫水体产生流动鞍点,并由于无滑移壁面作用,会在内凹壁面处形成强剪切层;较高入水初速度时,会发生剧烈的二次砰击作用,主要是由于高速的射流发生流动分离,直接脱离船艏底端,与外飘部分相互作用,形成闭合气腔,并在气腔顶端形成流动鞍点,同时椭圆形气腔受压缩逐渐向圆形发展。 展开更多
关键词 任意边界船艏 时间解析PIV技术 二次砰击 鞍点 射流
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船舶领域粒子图像测速技术的发展及应用 被引量：3
6
作者 郭春雨 徐菁菁 +2 位作者 韩阳 王超 郐云飞 《中国舰船研究》 CSCD 北大核心 2021年第6期84-91,150,共9页
对粒子图像测速(PIV)技术的研究发展进行综述,梳理了PIV图像处理中速度场计算的各种方法及其研究进展。重点关注PIV在船舶实验测试中的应用现状,从水面船舶和水下航行器绕流场及船舶空气流场的应用3个方面进行阐述。最后,对PIV技术在船... 对粒子图像测速(PIV)技术的研究发展进行综述,梳理了PIV图像处理中速度场计算的各种方法及其研究进展。重点关注PIV在船舶实验测试中的应用现状,从水面船舶和水下航行器绕流场及船舶空气流场的应用3个方面进行阐述。最后,对PIV技术在船舶流场测试中的发展趋势进行展望,重点指出了测速硬件系统、图像处理技术以及船舶流场研究等方面所存在的问题,并对船舶流场测试技术发展提出了建议。研究成果对船舶流场研究及其性能优化具有参考和借鉴意义。 展开更多
关键词 粒子图像测速 流场测量 船舶流场
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斑马鱼直线加速游动试验研究 被引量：1
7
作者 郭春雨 梁泽军 +3 位作者 韩阳 郐云飞 徐鹏 孙路程 《力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第9期2446-2459,共14页
海洋生物低噪音、高速、高效游动能力是任何人造水下航行器所无法比拟的.借助时间解析粒子图像测速技术对斑马鱼直线加速游动过程进行精细流场测量,对其运动学行为特性和动力学机理进行分析.同时应用双正交分解对涡量场进行模态分解,获... 海洋生物低噪音、高速、高效游动能力是任何人造水下航行器所无法比拟的.借助时间解析粒子图像测速技术对斑马鱼直线加速游动过程进行精细流场测量,对其运动学行为特性和动力学机理进行分析.同时应用双正交分解对涡量场进行模态分解,获取流场的时间演化和空间分布特征.从流动机理的角度探究斑马鱼游动过程的流动结构特征及旋涡动态演化特性.试验结果表明:流动可视化展现了整体涡流尾迹的结构分布,方便探究运动特性与旋涡尾迹之间的耦合关系.斑马鱼从运动开始时体干保持着鲹科式的运动规律,游动时的动能主要由前几次大幅的摆尾过程提供,后续的摆尾主要调整方向及姿态.两次不同方向的摆尾动作会形成一对方向相反的旋涡,并在时序下旋涡逐渐脱落.同时尾流的涡量变化在一定程度上反映鱼体的游向的变化.基于双正交分解分解后的时间演化结果验证本次试验在时间上涡量场具有合理的恒定幅度,空间分布表明低阶空间模态表征斑马鱼游动的主要涡流动结构,高阶空间模态表征涡流动的细节结构.研究鱼类游动时的摆尾推进机制与动力学特性能够为高效率的仿鱼类推进装置设计提供一定科学参考. 展开更多
关键词 精细流场测试 仿生推进 粒子图像测速技术 运动学行为特性 动力学机理
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自由液面对艇后螺旋桨性能的影响研究
8
作者 李鹏 王超 +2 位作者 韩阳 郐云飞 王世民 《力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第9期2501-2514,共14页
靠近自由液面航行的潜艇,自身绕流特性较其在深水区域会有所改变,从而影响艇后螺旋桨的性能表现,进而增加潜艇安全航行的风险.为了探究自由液面存在对艇后螺旋桨性能的影响,本文利用URANS方程耦合k-ω湍流模型,基于Star CCM+求解器对潜... 靠近自由液面航行的潜艇,自身绕流特性较其在深水区域会有所改变,从而影响艇后螺旋桨的性能表现,进而增加潜艇安全航行的风险.为了探究自由液面存在对艇后螺旋桨性能的影响,本文利用URANS方程耦合k-ω湍流模型,基于Star CCM+求解器对潜艇自航模(Sub-off+E1619桨)在近自由液面航行时的性能进行数值仿真计算.首先,通过对比可获取的实验数据,数据包括无限潜深下全附体艇体阻力实验数据、多潜深条件下旋转体阻力实验数据和螺旋桨敞水实验数据,验证数值模拟方法的正确性;接着,基于3套不同密度的网格开展网格收敛性分析,确保数值模拟的准确性;最后,对2个潜深、3个航速下潜艇自航模的性能进行仿真计算,分析自由液面对自航模螺旋桨性能的影响.结果表明,自由液面的存在首先会增加潜艇自航模自航点对应的螺旋桨转速;另外,自由液面的兴波和艇体壁面形成的类喷嘴流动与转速变化有关,类喷嘴流动和桨的抽吸作用共同改变桨叶剖面的迎流攻角,使得桨叶靠近或远离自由液面会显著改变螺旋桨的载荷. 展开更多
关键词 潜艇自航模 自由液面 表面兴波 来流攻角
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