PIV-實驗操作的基本介紹課件

PIV實驗的基本操作－入門篇楊斌生態(tài)環(huán)境與現(xiàn)代農(nóng)業(yè)工程中心講習系列之一PIV實驗的基本操作－入門篇楊斌主要內(nèi)容PIV的定義PIV系統(tǒng)的基本組成PIV測速原理PIV系統(tǒng)的工作過程PIV實驗的基本步驟PIV實驗中需要注意的幾個問題PIV實驗結(jié)果的處理主要內(nèi)容PIV的定義PIV的定義光學測速技術特點：整場、瞬態(tài)、非接觸式、定量局限性：采樣頻率低；對模型有一定的要求目前發(fā)展水平：2D,3D;多相流動測量,燃燒現(xiàn)象測量,微細尺度流動的測量。PIV的定義光學測速技術PIV系統(tǒng)的基本組成Nd:YAG雙脈沖激光器同步器互/自相關CCD照相機高速圖像采集卡圖像分析處理軟件PIV系統(tǒng)的基本組成Nd:YAG雙脈沖激光器典型的兩維PIV系統(tǒng)的基本組成典型的兩維PIV系統(tǒng)的基本組成PIV測速基本原理流場測試面激光片光平面xyA................................................................................................................................................................................................................................................

粒子A的速度矢量為 ux=x/t當t0 uy=y/t當t0PIV測速基本原理流場測試面激光片光平面xyA.....PIV系統(tǒng)的工作過程控制激光脈沖CCD照相機圖像采集卡計算機PIV系統(tǒng)的工作過程控制激CCD照相機圖像采集卡計算機激光光源和形成片光的透鏡Nd：Yag雙脈沖激光器用于片光形成的透鏡激光光源和形成片光的透鏡Nd：Yag雙脈沖激光器獲取圖像和圖像的數(shù)字化互/自相關CCD照相機圖像的數(shù)字化獲取圖像和圖像的數(shù)字化互/自相關CCD照相機圖像處理算法自相關算法兩次FFT變換對象：針對一幀上進行兩次曝光得到的圖像缺點：無法分辨回流，需要輔以其他方法互相關算法三次FFT變換對象：針對一對各曝光一次得到的圖像優(yōu)點：能分辨回流，實驗參數(shù)設置相對寬松缺點：需要利用“跨幀”技術，使用互/自相關CCD圖像處理算法自相關算法互相關分析算法粒子位移查問域互相關分析速度場互相關第一幀第二幀查問域互相關分析算法粒子位移查問域互相關分析速度場互相關第一幀第二PIV實驗的基本步驟開啟系統(tǒng)，檢查激光、CCD、軟件等是否正常；預估測試區(qū)域的主流速度；設定兩脈沖時間間隔和脈沖延遲時間；加入示蹤粒子；采集圖像，實現(xiàn)跨幀測量；得到一定結(jié)果后，調(diào)節(jié)片光參數(shù)、照相機放大率、光圈和粒子濃度等參數(shù)提高圖像質(zhì)量；調(diào)試結(jié)束后，采集實驗數(shù)據(jù)，拍攝標尺圖像，進行后處理。PIV實驗的基本步驟開啟系統(tǒng)，檢查激光、CCD、軟件等是否實現(xiàn)跨幀的PIVCAM10－30的時序?qū)崿F(xiàn)跨幀的PIVCAM10－30的時序U：測試平面內(nèi)預估的主流速度M：CCDCamera的放大率，以每個像素代表的實際距離表示，μm/pixel在兩個脈沖間隔粒子發(fā)生的位移，應小于1/4的查問域兩脈沖時間間隔的確定粗估——實驗前細估——實驗調(diào)試過程中U：測試平面內(nèi)預估的主流速度兩脈沖時間間隔的確定粗估——實驗脈沖延遲時間的確定目的：實現(xiàn)跨幀方法：觀察一對圖像脈沖延遲時間的確定目的：實現(xiàn)跨幀速度單位的轉(zhuǎn)換測量直接得到速度獲得標尺圖像速度單位的轉(zhuǎn)換測量直接得到速度實驗中需要注意的幾個問題示蹤粒子的選擇和播撒片光參數(shù)的調(diào)整壁面反射光處理圖像質(zhì)量鑒別實驗中需要注意的幾個問題示蹤粒子的選擇和播撒示蹤粒子的選擇和播撒粒子的流動跟隨性粒子的光散射率特性示蹤粒子的分布濃度整體施放與局部施放示蹤粒子的選擇和播撒粒子的流動跟隨性片光參數(shù)的調(diào)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片光參數(shù)的調(diào)整t:Thicknessofthe壁面反射光的處理前處理避免激光與壁面相交——外流測量壁面涂黑或壁面采用透明材料加工——內(nèi)流測量后處理使用圖像處理軟件對壁面附近區(qū)域進行處理發(fā)展消除壁面反射光的圖像分析算法使用PLIF方法能徹底消除反射光問題，請參考文獻[134]壁面反射光的處理前處理粒子圖像質(zhì)量的鑒別粒子圖像1粒子圖像2粒子圖像質(zhì)量的鑒別粒子圖像1粒子圖像2實驗結(jié)果處理工具：InsightNT,Tecplot等結(jié)果形式：瞬態(tài)速度場、時均速度場方法：選取典型圖像對，嘗試多種參數(shù)配置，確定最優(yōu)方案，然后進行批處理。其他個性化的處理實驗結(jié)果的誤差分析實驗結(jié)果處理工具：InsightNT,Tecplot等AnyQuestions???Thanksforyourattention!AnyQuestions???ThanksforyouPIV實驗的基本操作－入門篇楊斌生態(tài)環(huán)境與現(xiàn)代農(nóng)業(yè)工程中心講習系列之一PIV實驗的基本操作－入門篇楊斌主要內(nèi)容PIV的定義PIV系統(tǒng)的基本組成PIV測速原理PIV系統(tǒng)的工作過程PIV實驗的基本步驟PIV實驗中需要注意的幾個問題PIV實驗結(jié)果的處理主要內(nèi)容PIV的定義PIV的定義光學測速技術特點：整場、瞬態(tài)、非接觸式、定量局限性：采樣頻率低；對模型有一定的要求目前發(fā)展水平：2D,3D;多相流動測量,燃燒現(xiàn)象測量,微細尺度流動的測量。PIV的定義光學測速技術PIV系統(tǒng)的基本組成Nd:YAG雙脈沖激光器同步器互/自相關CCD照相機高速圖像采集卡圖像分析處理軟件PIV系統(tǒng)的基本組成Nd:YAG雙脈沖激光器典型的兩維PIV系統(tǒng)的基本組成典型的兩維PIV系統(tǒng)的基本組成PIV測速基本原理流場測試面激光片光平面xyA................................................................................................................................................................................................................................................

粒子A的速度矢量為 ux=x/t當t0 uy=y/t當t0PIV測速基本原理流場測試面激光片光平面xyA.....PIV系統(tǒng)的工作過程控制激光脈沖CCD照相機圖像采集卡計算機PIV系統(tǒng)的工作過程控制激CCD照相機圖像采集卡計算機激光光源和形成片光的透鏡Nd：Yag雙脈沖激光器用于片光形成的透鏡激光光源和形成片光的透鏡Nd：Yag雙脈沖激光器獲取圖像和圖像的數(shù)字化互/自相關CCD照相機圖像的數(shù)字化獲取圖像和圖像的數(shù)字化互/自相關CCD照相機圖像處理算法自相關算法兩次FFT變換對象：針對一幀上進行兩次曝光得到的圖像缺點：無法分辨回流，需要輔以其他方法互相關算法三次FFT變換對象：針對一對各曝光一次得到的圖像優(yōu)點：能分辨回流，實驗參數(shù)設置相對寬松缺點：需要利用“跨幀”技術，使用互/自相關CCD圖像處理算法自相關算法互相關分析算法粒子位移查問域互相關分析速度場互相關第一幀第二幀查問域互相關分析算法粒子位移查問域互相關分析速度場互相關第一幀第二PIV實驗的基本步驟開啟系統(tǒng)，檢查激光、CCD、軟件等是否正常；預估測試區(qū)域的主流速度；設定兩脈沖時間間隔和脈沖延遲時間；加入示蹤粒子；采集圖像，實現(xiàn)跨幀測量；得到一定結(jié)果后，調(diào)節(jié)片光參數(shù)、照相機放大率、光圈和粒子濃度等參數(shù)提高圖像質(zhì)量；調(diào)試結(jié)束后，采集實驗數(shù)據(jù)，拍攝標尺圖像，進行后處理。PIV實驗的基本步驟開啟系統(tǒng)，檢查激光、CCD、軟件等是否實現(xiàn)跨幀的PIVCAM10－30的時序?qū)崿F(xiàn)跨幀的PIVCAM10－30的時序U：測試平面內(nèi)預估的主流速度M：CCDCamera的放大率，以每個像素代表的實際距離表示，μm/pixel在兩個脈沖間隔粒子發(fā)生的位移，應小于1/4的查問域兩脈沖時間間隔的確定粗估——實驗前細估——實驗調(diào)試過程中U：測試平面內(nèi)預估的主流速度兩脈沖時間間隔的確定粗估——實驗脈沖延遲時間的確定目的：實現(xiàn)跨幀方法：觀察一對圖像脈沖延遲時間的確定目的：實現(xiàn)跨幀速度單位的轉(zhuǎn)換測量直接得到速度獲得標尺圖像速度單位的轉(zhuǎn)換測量直接得到速度實驗中需要注意的幾個問題示蹤粒子的選擇和播撒片光參數(shù)的調(diào)整壁面反射光處理圖像質(zhì)量鑒別實驗中需要注意的幾個問題示蹤粒子的選擇和播撒示蹤粒子的選擇和播撒粒子的流動跟隨性粒子的光散射率特性示蹤粒子的分布濃度整體施放與局部施放示蹤粒子的選擇和播撒粒子的流動跟隨性片光參數(shù)的調(diào)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