外文翻譯---粒子圖像測速技術(shù)在水波研究中的應(yīng)用（譯文）

1、中文 中文 4300 字， 字，2700 單詞， 單詞，13500 英文字符 英文字符出處： 出處：Gray C, Greated C A. The application of particle image velocimetry to the study of water waves[J]. Optics & Lasers in Engineering, 1988, 9(s 3–4):265-276.光學(xué)與激光工程 9（

2、1988）265-276粒子圖像測速技術(shù)在水波研究中的應(yīng)用 粒子圖像測速技術(shù)在水波研究中的應(yīng)用C.Gray & C A Greated愛丁堡大學(xué)物理系，詹姆斯·克拉克·麥克斯韋巴德建筑，國王建筑，梅菲爾德街 道，英國愛丁堡 EH93JZ，（1987 年 9 月 1 日收到，1987 年 12 月 21 日采納）摘要粒子圖像測速技術(shù)（PIV）對水波下速度分布測量的應(yīng)用是可以描述的，二 維水波產(chǎn)于實(shí)驗(yàn)室

3、波浪水槽里被一股強(qiáng)大的 CW 氬離子激光照明的測量區(qū)域。 攝影記錄和隨后的電光分析的影片提供了在實(shí)驗(yàn)室波浪水槽的位移，因此速度場 可以用來傳遞波浪。這個(gè)典型的實(shí)驗(yàn)結(jié)果和通過與線性波理論的比較闡明了這項(xiàng) 技術(shù)的準(zhǔn)確性和可靠性。引言在水波下的速度分布的研究是一門具有重大現(xiàn)實(shí)意義科目，因?yàn)檫@些知識對 海洋結(jié)構(gòu)的預(yù)測力來說是必不可少的。在許多情況下，特別是當(dāng)該波被打破或到 達(dá)一個(gè)不穩(wěn)定點(diǎn)時(shí)，沒有可靠的分析和計(jì)算技術(shù)能夠給出可靠的結(jié)果。在這種情

4、況下，設(shè)計(jì)者必須訴諸于在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行模擬建波，并充分地利用測試的標(biāo)度律。實(shí)驗(yàn)測量的主要困難是，傳統(tǒng)的速度探頭，如小型螺旋槳米或熱線風(fēng)速計(jì)， 要么不能回應(yīng)準(zhǔn)確的波浪環(huán)境，要么遭受嚴(yán)峻的校準(zhǔn)問題。激光多普勒測速儀（LDA）已成功地應(yīng)用于測量水波速度 1，但在其應(yīng)用程序中仍會遇到的很多問 題。主要的困難與當(dāng)測量正在波谷水平之上被記錄時(shí)激光束僅淹沒的波周期的一 部分的事實(shí)是相關(guān)的。憑借先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)，分析了多普勒信號表示它已經(jīng)可以克服這些困難

5、， 速度分布的詳細(xì)研究，現(xiàn)在已經(jīng)作為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的目的已被利用。 2 盡管有這些進(jìn) 步，這種類型的測量裝置的基本限制依然存在。水波研究設(shè)計(jì)人員一般感興趣的 是在一個(gè)指定的表面輪廓下的速度向量圖。但是，激光多普勒技術(shù)，測定的僅僅 是在任何給定的時(shí)刻的一個(gè)固定空間點(diǎn)。之后，僅可以構(gòu)建完整的向量圖在波個(gè) 人檔案的問題的情況下，可以準(zhǔn)確地重復(fù)了很多次，探頭移動(dòng)到繼承整個(gè)流場點(diǎn)層擴(kuò)大鋁板網(wǎng)產(chǎn)生的。水槽兩側(cè)的狹窄的水槽和緊密配合的造波機(jī)，確保生成的

6、波是二維的，并且是沒有顯著垂直于水槽兩邊的流體運(yùn)動(dòng)。氬離子激光燈的一個(gè) 0.32 米寬，3 毫米厚的薄片，被用來照亮的水槽內(nèi)的平面是很好的，進(jìn)入水槽通 過玻璃基體和通過垂直于基底并平行于玻璃邊的波傳遞。光從激光器到薄板的擴(kuò) 展是通過使用短焦距柱面透鏡來實(shí)現(xiàn)的。一個(gè)正面的切片鏡子反射的激光的擴(kuò)大 片通過基地水槽。該鏡像到它的長度從后面看，中間拉緊為了稍微低頭，它具有 重準(zhǔn)直光表的效果。由于光垂直入射到玻璃基體，因此不需要的反射被減少到最

7、低限度。當(dāng)使用高功率激光和采取的步驟可能會相當(dāng)減少的影響（包括不斷擴(kuò)大 的鏡片多層鍍膜技術(shù)）有助于最大限度地到達(dá)測量表面以及減少對眼睛的損害的 風(fēng)險(xiǎn)，強(qiáng)烈的反射光通過反射的光損失。控制在膨脹水箱中的光片也有助于保持 一個(gè)恒定的光強(qiáng)度，垂直穿過的測量區(qū)域內(nèi)，否則，這些成為不太激烈的進(jìn)一步 把油箱作為光繼續(xù)擴(kuò)大。水箱中的水的種子是一定量的針葉樹花粉。這種形式的 播種適合這種應(yīng)用，因?yàn)槠浔阋讼啾?，其他的播種材料如為在波浪水槽（1000 htr

8、es）的體積的水，這將是昂貴的乳膠球。花粉也是一個(gè)不錯(cuò)的直播媒體，因?yàn)?它是中性浮力在水中，所有的粒子都是相似的大?。s 50-100 微米），它吹散 了不少的光。水箱中的水的種子與一定量的針葉樹花粉。這種形式的播種是適合 這種應(yīng)用，因?yàn)槠浔阋讼啾绕渌N材料如乳膠球，這將是昂貴的，在波浪水槽的 水的體積（千升）?；ǚ垡彩且粋€(gè)不錯(cuò)的直播媒體，因?yàn)樗侵行愿×υ谒校?所有的粒子都是相似的大?。s 50-100 微米），它吹散了不少的光。

9、該物質(zhì)的暴露是一個(gè)敏感 400 ASA 單色膜，以便使用短脈沖時(shí)間(0.002s)是 足以致動(dòng)所述乳液。照片的流量是標(biāo)準(zhǔn)的 35 毫米。尼康 f2 單反相機(jī)，電機(jī)膜提 前的 f2 8 55 毫米的平焦微距鏡頭。平攝像頭基座，使自動(dòng)曝光和顯影的電影有 一個(gè)真正的精神水平，這是隨后的分析所依據(jù)的。最后的照明平面上的寬度，以 便測量其在膠片上的圖像的寬度的測量可用于計(jì)算 M 的對象/所需的最終速度的 計(jì)算的圖像的放大倍率。條紋分析雙

10、重曝光膜的流量上捕獲的位移場確定的點(diǎn)，逐點(diǎn)通過測量由相交的探頭的 激光束的遠(yuǎn)場中產(chǎn)生的衍射條紋的間距和取向，因?yàn)樵诘湫偷南喈?dāng)大的噪聲本 PIV 條紋（圖 2），并且由于所需的測量點(diǎn)（50-500）的典型的大量的，它是必 要的自動(dòng)化分析條紋。一個(gè)低功率（ 1mW）的氦氖激光器，用來照亮安裝在手 動(dòng) X，Z 載物臺允許探針激光束，以在任何一點(diǎn)上相交的膜曝光和顯影，負(fù)片。 f2 的一個(gè) 50 毫米尼康相機(jī)鏡頭投射的功率譜的薄膜上的小的照明