MicroPIV流場測試技術(shù)的研究.pdf

1、MicroPIV是PIV(Particle Image Velocimetry)技術(shù)在微流場測試上的延伸和發(fā)展,由于該技術(shù)不僅有重要的應(yīng)用背景,而且對流體力學(xué)理論的發(fā)展具有意義,在國際上很快成為一個研究的熱點(diǎn).該文主要研究微尺度效應(yīng)以及用于流場定量分析的圖像診斷程序設(shè)計(jì).MicroPIV的圖像診斷技術(shù)原理上和PIV完全一樣,只是在顯微的放大倍率越來越大時,隨著所觀測區(qū)域的減小,圖像中所見粒子數(shù)目會越來越少,這時,傳統(tǒng)的以區(qū)域相關(guān)為基礎(chǔ)的

2、互相關(guān)算法將不能勝任,該文假設(shè)這樣的情況還沒有出現(xiàn).PIV測試原理的計(jì)算公式,是速度的原始定義:V=[S(t<,2>)-S(t<,1>)]/(t<,2>-t<,1>).在相鄰兩幀圖像上,找出相關(guān)度最大的兩個小區(qū)域,用它們之間的距離除以兩次拍攝之間的時間間隔,就得到這個小區(qū)域在間隔時間內(nèi)的平均速度,進(jìn)而得到整個流場的速度分布.粒子圖像的匹配算法的主要運(yùn)算是將兩連續(xù)的視頻圖像進(jìn)行基于快速傅里葉變換的互相關(guān)運(yùn)算,該文詳細(xì)論述了相關(guān)算法的基本原

3、理,它的產(chǎn)生和發(fā)展的各個階段,在比較了各種算法的基礎(chǔ)上確立了自己的算法并以C++編程實(shí)現(xiàn).該文詳細(xì)論述了MicroPIV技術(shù)在國際上的發(fā)展歷史和研究現(xiàn)狀,對微流動的研究和影響因素做了詳細(xì)的論述分析.該文研究了MicroPIV試驗(yàn)技術(shù)的全部過程和技術(shù)細(xì)節(jié),如現(xiàn)有條件下微型流場的制作工藝、適合測量條件的流場速度、示蹤粒子的選擇、圖像采集的軟件接口等,分析了MicroPIV技術(shù)的性能參數(shù)和重要實(shí)驗(yàn)參數(shù)的選取.在完全沒有借鑒和經(jīng)驗(yàn)的情況下,采用

4、圖像采集卡、常規(guī)攝像頭及普通顯微鏡改裝了一臺MicroPIV,能夠進(jìn)行低速微流場的觀測和測量,取得了進(jìn)行MicroPIV試驗(yàn)的經(jīng)驗(yàn),同時自行設(shè)計(jì)制作了微流道,在北京立方天地公司和清華大學(xué)的幫助下,使用高速攝像機(jī)進(jìn)行了流場拍攝,取得了可信的試驗(yàn)結(jié)果,并給予流體力學(xué)的解釋.試驗(yàn)中,該文首次創(chuàng)新提出在MicroPIV試驗(yàn)中采用參照對象的對比試驗(yàn)方法,為今后的試驗(yàn)研究提供了新的思路.試驗(yàn)證明了以我們自行開發(fā)的圖像測速技術(shù)的實(shí)用性和可行性,將對M