任意運動變形邊界流場測量PIV算法的研究.pdf

1、流體與固體共存的流固耦合系統(tǒng)在日常生活和工程實踐中不可避免,流固耦合系統(tǒng)在動力機械、仿生機械、海岸石油、核電等領域都有廣泛的應用,具有重要研究意義。在流固耦合問題的實驗研究中,流體與固體交界面的運動特征以及邊界附近的流場流動細節(jié)對該問題物理本質的分析至關重要。然而,流固耦合問題中通常存在任意運動變形的邊界,并且由于流固耦合問題本身的復雜性,邊界運動規(guī)律不可預知,這對流固耦合的實驗研究形成巨大挑戰(zhàn)。本文提出了一種將激光粒子圖像測速(PIV

2、)技術應用于任意運動變形邊界流固耦合實驗測量的PIV算法,基于Radon變換通過滑動識別窗口來智能識別任意運動邊界,在動邊界附近利用貼體自適應互相關計算窗口,計算獲取運動變形邊界附近的速度場數(shù)據(jù)。
　　首先,作者根據(jù)任意運動變形邊界在PIV粒子圖片中的成像特點,提出了基于Radon變換的滑動窗口智能邊界識別算法。采用不同信噪比的數(shù)字合成粒子圖片,測試了邊界識別算法的窗口尺寸依賴性、識別精確性等性能。并將智能邊界識別算法應用于TR-

3、PIV系統(tǒng)獲得的粒子圖片序列,得到了柔性薄膜在鈍體尾流激勵作用下的時間位移曲線,基于TR-PIV的原始數(shù)據(jù)獲得了柔性薄膜在鈍體尾流渦激激勵下的運動規(guī)律。然后,基于數(shù)字圖像處理識別出的邊界信息,生成貼體自適應互相關計算窗口計算速度矢量,克服了傳統(tǒng)PIV處理動邊界流場測量問題的缺點,提高了動邊界附近流場測量的精度。采用CFD計算生成標準流場,對采用本文PIV算法計算得到的速度場結果進行了數(shù)值驗證。
　　此外,本文對低速閉式循環(huán)水洞中的