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数字粒子图像测速仪的基本原理

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  随着现代科学技术的发展人们对流场测试技术提出了越来越高的要求。传统的单点测量技术已经不能满足各种测试的要求而流动显示技术也只能定性的显示流场结构这就要求有进步的测试技术。
  数字粒子图像测速仪应用于测量二维平面整个速度场的速度矢量。速度可用一个矢量來表示,其中矢量的大小表示流动速度的大小,箭头的方向表示该点流动速度的方向。其基本原理是利用撒在流体中的示踪粒子对流场的跟随性来测出粒子所在位置流场的运动速度。所以,从本质上讲,PIV技术测出的是流场中粒子的速度。在一个PIV系统中,利用撒在流体中的粒子对光的散射作用,把粒子在流场中的位置记录在图象存储媒体上。记录时流体中众多粒子在不同时刻的象可以按时间顺序通过多次曝光记录在同一图象上,也可以把粒子不同时刻的象记录在不同的图象上。不管采用何种方式,都需要采用物理测试或图象处理的方法来求出粒子在一定时间间隔内的运动距离,由此可求得粒子所在位置处的速度。
  数字粒子图像测速仪在现代流场测试工作中发挥着重要作用,广泛应用于湍流、微流体、雾化及燃烧等研究及诊断。突破了LDA激光多普勒测速仪等空间单点测量技术的局限性,既具备了单点测量技术的精度和分辨率,又能获得平面流场显示的整体结构和瞬态图像,可在同一时刻记录下整个流场的有关信息,并且可分别给出平均速度、脉动速度及应变率等信息。同时,它的结果可以与计算流体力学(CFD)模拟结果进行对比,以促进CFD技术的发展。
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