PIV-实验操作的基本介绍课件

PIV实验的基本操作－入门篇杨斌生态环境与现代农业工程中心讲习系列之一PIV实验的基本操作－入门篇杨斌主要内容PIV的定义PIV系统的基本组成PIV测速原理PIV系统的工作过程PIV实验的基本步骤PIV实验中需要注意的几个问题PIV实验结果的处理主要内容PIV的定义PIV的定义光学测速技术特点：整场、瞬态、非接触式、定量局限性：采样频率低；对模型有一定的要求目前发展水平：2D,3D;多相流动测量,燃烧现象测量,微细尺度流动的测量。PIV的定义光学测速技术PIV系统的基本组成Nd:YAG双脉冲激光器同步器互/自相关CCD照相机高速图像采集卡图像分析处理软件PIV系统的基本组成Nd:YAG双脉冲激光器典型的两维PIV系统的基本组成典型的两维PIV系统的基本组成PIV测速基本原理流场测试面激光片光平面xyA................................................................................................................................................................................................................................................

粒子A的速度矢量为 ux=x/t当t0 uy=y/t当t0PIV测速基本原理流场测试面激光片光平面xyA.....PIV系统的工作过程控制激光脉冲CCD照相机图像采集卡计算机PIV系统的工作过程控制激CCD照相机图像采集卡计算机激光光源和形成片光的透镜Nd：Yag双脉冲激光器用于片光形成的透镜激光光源和形成片光的透镜Nd：Yag双脉冲激光器获取图像和图像的数字化互/自相关CCD照相机图像的数字化获取图像和图像的数字化互/自相关CCD照相机图像处理算法自相关算法两次FFT变换对象：针对一帧上进行两次曝光得到的图像缺点：无法分辨回流，需要辅以其他方法互相关算法三次FFT变换对象：针对一对各曝光一次得到的图像优点：能分辨回流，实验参数设置相对宽松缺点：需要利用“跨帧”技术，使用互/自相关CCD图像处理算法自相关算法互相关分析算法粒子位移查问域互相关分析速度场互相关第一帧第二帧查问域互相关分析算法粒子位移查问域互相关分析速度场互相关第一帧第二PIV实验的基本步骤开启系统，检查激光、CCD、软件等是否正常；预估测试区域的主流速度；设定两脉冲时间间隔和脉冲延迟时间；加入示踪粒子；采集图像，实现跨帧测量；得到一定结果后，调节片光参数、照相机放大率、光圈和粒子浓度等参数提高图像质量；调试结束后，采集实验数据，拍摄标尺图像，进行后处理。PIV实验的基本步骤开启系统，检查激光、CCD、软件等是否实现跨帧的PIVCAM10－30的时序实现跨帧的PIVCAM10－30的时序U：测试平面内预估的主流速度M：CCDCamera的放大率，以每个像素代表的实际距离表示，μm/pixel在两个脉冲间隔粒子发生的位移，应小于1/4的查问域两脉冲时间间隔的确定粗估——实验前细估——实验调试过程中U：测试平面内预估的主流速度两脉冲时间间隔的确定粗估——实验脉冲延迟时间的确定目的：实现跨帧方法：观察一对图像脉冲延迟时间的确定目的：实现跨帧速度单位的转换测量直接得到速度获得标尺图像速度单位的转换测量直接得到速度实验中需要注意的几个问题示踪粒子的选择和播撒片光参数的调整壁面反射光处理图像质量鉴别实验中需要注意的几个问题示踪粒子的选择和播撒示踪粒子的选择和播撒粒子的流动跟随性粒子的光散射率特性示踪粒子的分布浓度整体施放与局部施放示踪粒子的选择和播撒粒子的流动跟随性片光参数的调整t:Thicknessofthelightsheetatthewaistinmh:

HeightofthelightsheetatthewaistinmmD:DivergenceofthelightsheetindegreesSpherical100mm200mm500mm1000mm2000mmCyl(mm)t(m)h(mm)D(°)t(m)h(mm)D(°)t(m)h(mm)D(°)t(m)h(mm)D(°)t(m)h(mm)D(°)-12.710.64119.9218823.35323025.210646625.921293926-2510.6186.9214210.353114121062341321247413-5021183.453545.51061146.22122346.5-10053242.1106542.72123.1-2005390.34106241.02121141.454片光参数的调整t:Thicknessofthe壁面反射光的处理前处理避免激光与壁面相交——外流测量壁面涂黑或壁面采用透明材料加工——内流测量后处理使用图像处理软件对壁面附近区域进行处理发展消除壁面反射光的图像分析算法使用PLIF方法能彻底消除反射光问题，请参考文献[134]壁面反射光的处理前处理粒子图像质量的鉴别粒子图像1粒子图像2粒子图像质量的鉴别粒子图像1粒子图像2实验结果处理工具：InsightNT,Tecplot等结果形式：瞬态速度场、时均速度场方法：选取典型图像对，尝试多种参数配置，确定最优方案，然后进行批处理。其他个性化的处理实验结果的误差分析实验结果处理工具：InsightNT,Tecplot等AnyQuestions???Thanksforyourattention!AnyQuestions???ThanksforyouPIV实验的基本操作－入门篇杨斌生态环境与现代农业工程中心讲习系列之一PIV实验的基本操作－入门篇杨斌主要内容PIV的定义PIV系统的基本组成PIV测速原理PIV系统的工作过程PIV实验的基本步骤PIV实验中需要注意的几个问题PIV实验结果的处理主要内容PIV的定义PIV的定义光学测速技术特点：整场、瞬态、非接触式、定量局限性：采样频率低；对模型有一定的要求目前发展水平：2D,3D;多相流动测量,燃烧现象测量,微细尺度流动的测量。PIV的定义光学测速技术PIV系统的基本组成Nd:YAG双脉冲激光器同步器互/自相关CCD照相机高速图像采集卡图像分析处理软件PIV系统的基本组成Nd:YAG双脉冲激光器典型的两维PIV系统的基本组成典型的两维PIV系统的基本组成PIV测速基本原理流场测试面激光片光平面xyA................................................................................................................................................................................................................................................

粒子A的速度矢量为 ux=x/t当t0 uy=y/t当t0PIV测速基本原理流场测试面激光片光平面xyA.....PIV系统的工作过程控制激光脉冲CCD照相机图像采集卡计算机PIV系统的工作过程控制激CCD照相机图像采集卡计算机激光光源和形成片光的透镜Nd：Yag双脉冲激光器用于片光形成的透镜激光光源和形成片光的透镜Nd：Yag双脉冲激光器获取图像和图像的数字化互/自相关CCD照相机图像的数字化获取图像和图像的数字化互/自相关CCD照相机图像处理算法自相关算法两次FFT变换对象：针对一帧上进行两次曝光得到的图像缺点：无法分辨回流，需要辅以其他方法互相关算法三次FFT变换对象：针对一对各曝光一次得到的图像优点：能分辨回流，实验参数设置相对宽松缺点：需要利用“跨帧”技术，使用互/自相关CCD图像处理算法自相关算法互相关分析算法粒子位移查问域互相关分析速度场互相关第一帧第二帧查问域互相关分析算法粒子位移查问域互相关分析速度场互相关第一帧第二PIV实验的基本步骤开启系统，检查激光、CCD、软件等是否正常；预估测试区域的主流速度；设定两脉冲时间间隔和脉冲延迟时间；加入示踪粒子；采集图像，实现跨帧测量；得到一定结果后，调节片光参数、照相机放大率、光圈和粒子浓度等参数提高图像质量；调试结束后，采集实验数据，拍摄标尺图像，进行后处理。PIV实验的基本步骤开启系统，检查激光、CCD、软件等是否实现跨帧的PIVCAM10－30的时序实现跨帧的PIVCAM10－30的时序U：测试平面内预估的主流速度M：CCDCamera的放大率，以每个像素代表的实际距离表示，μm/pixel在两个脉冲间隔粒子发生的位移，应小于1/4的查问域两脉冲时间间隔的确定粗估——实验前细估——实验调试过程中U：测试平面内预估的主流速度两脉冲时间间隔的确定粗估——实验脉冲延迟时间的确定目的：实现跨帧方法：观察一对图像脉冲延迟时间的确定目的：实现跨帧速度单位的转换测量直接得到速度获得标尺图像速度单位的转换测量直接得到速度实验中需要注意的几个问题示踪粒子的选择和播撒片光参数的调整壁面反射光处理图像质量鉴别实验中需要注意的几个问题示踪粒子的选择和播撒示踪粒子的选择和播撒粒子的流动跟随性粒子的光散射率特性示踪粒子的分布浓度整体施放与局部施放示踪粒子的选择和播撒粒子的流动跟随性片光参数的调整t:Thicknessofthelightsheetatthewaistinmh:

HeightofthelightsheetatthewaistinmmD:DivergenceofthelightsheetindegreesSpherical100mm200mm500mm1000mm2000mmCyl(mm)t(m)h(mm)D(°)t(m)h(mm)D(°)t(m)h(mm)D(°)t(m)h(mm)D(°)t(m)h(mm)D(°)-12.710.64119.9218823.35323025.210646625.9212