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Review on development of volumetric particle image velocimetry 被引量:18
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作者 GAO Qi WANG HongPing SHEN GongXin 《Chinese Science Bulletin》 SCIE EI CAS 2013年第36期4541-4556,共16页
Volumetric particle image velocimetry(PIV)is a laser technique measuring three-component velocity field in a volume.Common volumetric PIV techniques are defocusing PIV,multi-view PIV and holographic PIV.Tomographic PI... Volumetric particle image velocimetry(PIV)is a laser technique measuring three-component velocity field in a volume.Common volumetric PIV techniques are defocusing PIV,multi-view PIV and holographic PIV.Tomographic PIV is an advanced approach of multi-view PIV,which significantly improves the spatial resolution of the measurement by using the multiplicative algebraic reconstruction technique(MART)to reconstruct the particle field.Due to the rapid progress being made in volumetric PIV measurements,this article focuses on introducing the principles of different volumetric PIV methods from aspects of particle reconstruction and velocity reconstruction.Advantages and limitations on applications are elaborated.Issues specific to volumetric PIV regarding illumination,digital imaging,depth of focus,ghost particle and spatial resolution are discussed. 展开更多
关键词 粒子图像测速技术 体积 piv技术 空间分辨率 代数重建技术 技术测量 容积测量 应用程序
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基于层析PIV的湍流边界层涡结构统计研究 被引量:8
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作者 王洪平 高琪 王晋军 《中国科学:物理学、力学、天文学》 CSCD 北大核心 2015年第12期59-72,共14页
本文运用层析PIV技术测量了Re?=1768的平板湍流边界层,得到了250个瞬时三维三分量(3D3C)速度场.测量体位于边界层对数区,其大小为80 mm×16 mm×45 mm.旋涡强度ci?准则用来进行涡识别,以ci?在各个方向的投影作为该方向上的旋涡... 本文运用层析PIV技术测量了Re?=1768的平板湍流边界层,得到了250个瞬时三维三分量(3D3C)速度场.测量体位于边界层对数区,其大小为80 mm×16 mm×45 mm.旋涡强度ci?准则用来进行涡识别,以ci?在各个方向的投影作为该方向上的旋涡强度.本文通过线性随机估计、预乘功率谱等技术对湍流边界层中的涡结构进行了统计分析.结合高低流速区域,发现强剪切区域存在周期性分布的涡结构.最后用本征正交分解对流场进行尺度分离,发现大尺度结构对应的速度分布接近原始流场,而小尺度流场的涡量分布和频谱特性与原始涡量分布高度吻合. 展开更多
关键词 层析粒子图像测速 湍流边界层 涡结构 线性随机估计 预乘功率谱密度函数
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壁湍流调制雷诺应力和拟序结构应变率空间形态的层析PIV实验研究 被引量:6
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作者 贾永霞 姜楠 《实验流体力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第3期6-16,共11页
采用高时间分辨率的层析PIV技术,测量了水洞壁湍流三维速度分量空间分布的时间序列,应用局部平均速度结构函数概念对流向速度信号进行多尺度分解,以流向速度分量的局部平均速度结构函数过零点作为特征量检测壁湍流中拟序结构猝发的喷射... 采用高时间分辨率的层析PIV技术,测量了水洞壁湍流三维速度分量空间分布的时间序列,应用局部平均速度结构函数概念对流向速度信号进行多尺度分解,以流向速度分量的局部平均速度结构函数过零点作为特征量检测壁湍流中拟序结构猝发的喷射和扫掠过程,应用空间相位平均技术提取拟序结构猝发的喷射和扫掠过程各速度分量、涡量分量、拟序结构速度应变率分量以及调制雷诺应力分量的空间相位平均拓扑形态。为了引入平衡态涡粘模型假设模拟调制雷诺应力,研究了拟序结构猝发过程中调制雷诺应力分量和速度变形率分量的空间分布形态,发现两者之间的空间相位分布不一致。由于存在时空相位不同步性,说明需要考虑大尺度拟序涡结构引起动量传递的时空弛豫效应。应用经典的线性平衡态下的Boussinesq涡粘模型不能准确地描述壁湍流拟序结构动量传递非平衡现象的物理机理。对于壁湍流拟序结构动力学方程中调制雷诺应力的模拟,应采用包含时空相位信息的复涡粘张量模型。由于雷诺应力与速度变形率的时空不同步性,对非平衡非局部湍流场的数值模拟提出了一个挑战性的问题,建议采用包含相位信息的复涡粘张量模型来模拟雷诺应力张量,从而更加符合雷诺应力演化的物理机理,这一模型有可能成为一个很有发展前景的封闭模型,从而更加准确地预测工业领域中广泛存在的非平衡湍流。 展开更多
关键词 层析piv 拟序结构 调制雷诺应力 复涡粘系数 非平衡湍流
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单气泡上浮运动的层析PIV实验研究 被引量:3
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作者 左峥瑜 佘文轩 +3 位作者 高琪 廖相巍 赵亮 邵雪明 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第1期328-339,共12页
为了揭示上浮过程中的尾流涡结构及其与气泡之间的相互作用,分别采用阴影图像法和层析PIV技术,对单个气泡在静止水中自由Z字型上浮的过程进行了实验研究,得到气泡的形状、运动和三维的尾流速度场。采用λci涡判据和有限时间李雅普诺夫指... 为了揭示上浮过程中的尾流涡结构及其与气泡之间的相互作用,分别采用阴影图像法和层析PIV技术,对单个气泡在静止水中自由Z字型上浮的过程进行了实验研究,得到气泡的形状、运动和三维的尾流速度场。采用λci涡判据和有限时间李雅普诺夫指数(Finite-time Lyapunov exponent,FTLE),从速度场识别出三维的尾流涡结构和二维的拉格朗日拟序结构。结果表明,Z字型上浮过程中,气泡周围环绕有涡环,涡环会沿运动路径脱落交替的、方向相反的发卡涡;单个发卡涡脱落过程中,气泡底部的FTLE脊线会形成一个位置不对称的流量窗口。由此可得到结论:发卡涡的周期性脱落,使涡环相对于气泡的对称性被周期性交替破坏,导致气泡形成Z字型周期运动;单个发卡涡脱落过程中,涡环两侧各自对发卡涡的流体输运存在差异。 展开更多
关键词 单气泡上浮 层析piv 三维尾流结构 李雅普诺夫指数 流体输运
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基于层析PIV的湍流边界层展向涡研究 被引量:4
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作者 王洪平 高琪 +1 位作者 魏润杰 王晋军 《实验流体力学》 CAS CSCD 北大核心 2016年第2期59-66,共8页
层析PIV是一种现代激光测速技术,能实现三分量空间体内三分量(3D3C)速度场的测量。应用层析PIV测量Re_τ=1768的平板湍流边界层,得到150个瞬时速度场,测量体的大小为80mm×16mm×45mm。旋涡强度λ_(ci)准则用来进行涡识别,... 层析PIV是一种现代激光测速技术,能实现三分量空间体内三分量(3D3C)速度场的测量。应用层析PIV测量Re_τ=1768的平板湍流边界层,得到150个瞬时速度场,测量体的大小为80mm×16mm×45mm。旋涡强度λ_(ci)准则用来进行涡识别,而旋涡强度在展向的投影λzci被用来识别展向涡。根据λ^z_(ci)的连通域得到展向涡位置后,统计了展向涡沿法向的变化规律,并给出了在流向-法向平面内高低速区域和正负展向涡空间位置的关系。统计结果表明:随着法向高度的增加,展向涡的强度逐渐降低;负展向涡的流向平均速度高于正展向涡,且流向速度与法向速度有很强的依赖性;在小尺度范围内,流向-法向平面内的高低速流动区域与正负展向涡的空间位置密切相关。 展开更多
关键词 层析粒子图像测速 湍流边界层 旋涡识别 展向涡
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基于机器学习方法的三维粒子重构技术 被引量:4
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作者 朱浩然 高琪 +4 位作者 王洪平 廖相巍 赵亮 魏润杰 王晋军 《实验流体力学》 CAS CSCD 北大核心 2021年第3期88-93,共6页
通过三维粒子重构获取粒子场的分布情况是层析粒子图像测速的关键步骤,有限二维投影下的三维粒子重构是一个欠定的反问题,其精确解往往很难得到。一般情况下,可以通过优化方法得到近似解。为了获取质量更高的粒子场并用于层析粒子图像测... 通过三维粒子重构获取粒子场的分布情况是层析粒子图像测速的关键步骤,有限二维投影下的三维粒子重构是一个欠定的反问题,其精确解往往很难得到。一般情况下,可以通过优化方法得到近似解。为了获取质量更高的粒子场并用于层析粒子图像测速,提出了一种基于卷积神经网络(Convolutional Neural Networks,CNN)的粒子重构方法。所提出的技术可以从基于传统的代数重构技术(Algebraic Reconstruction Technique,ART)的方法所得到的粗略粒子分布中进一步提高粒子重构质量。与现有的基于ART的算法相比,新技术在重构质量方面有了显著的改进,可以有效剔除虚假粒子并更准确地还原粒子形状,并且在粒子浓度较稠密的情况下计算速度至少快了一个数量级。 展开更多
关键词 机器学习 粒子重构 层析粒子图像测速 卷积神经网络 重构质量
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冯·卡门涡旋流动系统中各向异性的实验研究
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作者 王封 张亿宝 郗恒东 《实验流体力学》 CAS CSCD 北大核心 2024年第4期11-20,共10页
利用Tomo–PIV测量了冯·卡门涡旋流动系统中心区域的三维速度信息,通过2种方法计算得到的速度二阶结构函数,分析了该系统中流动的各向异性特性。实验结果表明:冯·卡门涡旋流动系统中心区域的流动均匀性较好,但均方根速度的不... 利用Tomo–PIV测量了冯·卡门涡旋流动系统中心区域的三维速度信息,通过2种方法计算得到的速度二阶结构函数,分析了该系统中流动的各向异性特性。实验结果表明:冯·卡门涡旋流动系统中心区域的流动均匀性较好,但均方根速度的不同分量间呈现出显著的各向异性,水平分量与竖直分量比值约为1.5。通过2种方法计算得到的速度二阶结构函数结果相近,并给出:经过各个方向分量平均后的速度二阶结构函数各向同性度较高;但其在尺度空间中的分布呈现“水平面内各向同性度高,竖直平面内存在一定各向异性”的特性,且随着尺度的减小,此各向异性会逐渐减弱并接近各向同性。该研究为认识湍流流动以及冯·卡门涡旋流动系统提供了基础理解和分析方法。 展开更多
关键词 冯·卡门涡旋流动系统 各向异性 速度结构函数 层析粒子图像测速技术
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