任意運(yùn)動(dòng)變形邊界流場(chǎng)測(cè)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(shí)踐中不可避免,流固耦合系統(tǒng)在動(dòng)力機(jī)械、仿生機(jī)械、海岸石油、核電等領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用,具有重要研究意義。在流固耦合問題的實(shí)驗(yàn)研究中,流體與固體交界面的運(yùn)動(dòng)特征以及邊界附近的流場(chǎng)流動(dòng)細(xì)節(jié)對(duì)該問題物理本質(zhì)的分析至關(guān)重要。然而,流固耦合問題中通常存在任意運(yùn)動(dòng)變形的邊界,并且由于流固耦合問題本身的復(fù)雜性,邊界運(yùn)動(dòng)規(guī)律不可預(yù)知,這對(duì)流固耦合的實(shí)驗(yàn)研究形成巨大挑戰(zhàn)。本文提出了一種將激光粒子圖像測(cè)速(PIV

2、)技術(shù)應(yīng)用于任意運(yùn)動(dòng)變形邊界流固耦合實(shí)驗(yàn)測(cè)量的PIV算法,基于Radon變換通過(guò)滑動(dòng)識(shí)別窗口來(lái)智能識(shí)別任意運(yùn)動(dòng)邊界,在動(dòng)邊界附近利用貼體自適應(yīng)互相關(guān)計(jì)算窗口,計(jì)算獲取運(yùn)動(dòng)變形邊界附近的速度場(chǎng)數(shù)據(jù)。
　　首先,作者根據(jù)任意運(yùn)動(dòng)變形邊界在PIV粒子圖片中的成像特點(diǎn),提出了基于Radon變換的滑動(dòng)窗口智能邊界識(shí)別算法。采用不同信噪比的數(shù)字合成粒子圖片,測(cè)試了邊界識(shí)別算法的窗口尺寸依賴性、識(shí)別精確性等性能。并將智能邊界識(shí)別算法應(yīng)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(lì)作用下的時(shí)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(lì)下的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。然后,基于數(shù)字圖像處理識(shí)別出的邊界信息,生成貼體自適應(yīng)互相關(guān)計(jì)算窗口計(jì)算速度矢量,克服了傳統(tǒng)PIV處理動(dòng)邊界流場(chǎng)測(cè)量問題的缺點(diǎn),提高了動(dòng)邊界附近流場(chǎng)測(cè)量的精度。采用CFD計(jì)算生成標(biāo)準(zhǔn)流場(chǎng),對(duì)采用本文PIV算法計(jì)算得到的速度場(chǎng)結(jié)果進(jìn)行了數(shù)值驗(yàn)證。
　　此外,本文對(duì)低速閉式循環(huán)水洞中的