基于相分离的PIV-PTV两相流测量技术研究及动态测量系统

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两相流粒子图像测速技术是单相 PIWPTV 技术的延伸和发展。由于PIV/PTV技术都是针对单相流动的测量而产生的,若直接应用到两相或多相流动的测量中将面临诸多困难,例如直接对两相流图像进行PIV相关分析得到的速度场将是连续相和离散相速度场的平均,与连续相和离散相各自的速度均有较大的误差;而由于两相流图像中密度相对较大的连续相示踪粒子的存在,也给PTV技术中的颗粒识别带来了很大困难。 本文为了克服上述困难,获得两相流中连续相和离散相各自的速度场分布,在以往亮度分辨法和粒径分辨法的基础上提出了一种实用有效的基于灰度特征阈值并依据颗粒粒径特征来进行图像分割的算法,进而实现对连续相和离散相进行PIV/PTV技术相结合的两相流动测量技术。 同时,针对两相湍流流动中对动态流场和相干性研究的需求,本文还在此算法编制的软件基础上,结合高速CMOS相机和半导体连续激光器等设备,建立起一套完整的基于相分离的PIV-PTV两相流动态测量系统;并将该系统应用到实际的液固两相射流实验中,通过对实验结果的讨论,就两相流瞬态流场流动结构、速度分布以及液相瞬态流场速度场的演化和瞬态速度场的统计运算作了初步分析,验证了本文所述的相分离算法和基于相分离的PIV-PTV两相流动态测量系统的实用性和可行性。
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