PIV技术在离心机模型试验中的校核及运用
PIV实验技术报告
2012 年春季学期研究生课程考核（读书报告、研究报告）考核科目:现代动力/流体机械实验技术学生所在院（系）:能源科学与工程学院学生所在学科:动力工程及工程热物理****:**学号:11S******学生类别:考核结果阅卷人PIV技术及其应用粒子图像测速技术（PIV）是近些年从流场显示技术基础上发展起来的一种崭新的流速测量技术。
所谓流场显示是将流场的某些特性进行可视化，从而获得该流场直观的信息。
随着计算机图像处理与光学技术等的发展，PIV技术可在同一时刻记录下整个测量平面的相关信息，从而可以获得流动的瞬时平面速度场。
1、P IV原理PIV的基本原理是基于最直接的流体速度测量方法。
首先在流体中掺入密度与流体相当并具有很好的跟随性的示踪粒子。
某一时刻，激光照明流体一次，CCD 相机同时拍摄下此时被照亮的粒子图像，另一时刻，激光再照明一次，CCD相机也同时记录一次，发生移动后的示踪粒子图像又被拍摄下来。
两个不同时刻的粒子图像被划分成许多“判询域”（积分格），每对判询域进行相关运算，运算得到的结果是一个速度矢量，即一块判询域产生一个速度矢量。
成千上万个判询域做相关运算，就产生成千上万个速度矢量，形成矢量场和速度大小的分布。
图1 标准二维PIV系统示意图上图为标准二维PIV系统示意图。
系统的重要硬件组成：脉冲激光源、高速相机（CCD或CMOS）、同步控制器、数据采集（及控制）计算机。
主要过程是：示踪粒子（加入被测流动中）；脉冲激光面照亮流场中的待测平面；高速相机采集照亮平面内的示踪粒子图像；数采系统中的软件处理粒子图像获得速度场。
2D PIV系统通常是使观察流场中的速度最快的分量平行于面光源，相机的视场方向在面光源的法线方向上。
即使这种摆放设置受实验条件的限制，像光学通道等，安装也不要和理想的垂直摆放有太大的差别，从而尽可能减少系统误差，以便得到更为真实准确的实验结果。
当已知曝光间隔时间Δt=t2-t1后，便可以计算获得粒子在图像上的平均速度ΔV，其原理如图2所示。
离心泵内部流动PIV测试研究进展
研究是最基本 和最值得信赖 的方法 。 目前用于流 动 测量 技 术 的先 进实 验仪 器有 热线 热膜 风速 计 （ ＷＦ ） Ｈ Ａ 、激光多普勒测速仪 （Ｄ 、相位多普勒 Ｌ 粒 子分 析仪 （Ｄ Ａ 、声学 多普 勒水流仪 （ Ｄ ） ＰＰ） Ａ Ｖ 以及粒子成像速度场仪 （ Ｖ Ｐ ）等 ，这些仪器都有 Ｉ
而这种非对 称性 的原 因就是由于动静部件相互干 涉的结果 。因此 离心泵设计 中采用 中心对称流假 定有待修正。
系统又包括成像 系统 、分析显示系统和 同步控制 系统等。 目前 ＰＶ产品早 已走向市场 ，如美国的 Ｔ Ｉ Ｉ Ｓ 公 司 和 Ａ ｒｍｅ ｉ 公 司 、德 国 的 Ｌｖｓ ｎ公 司 以及 ｅｏ ｔｃ ｒｓ ａｉｏ ｉ 丹麦 的 Ｄ ｎ ｃ 司等均有成套产品推 出 ，ＰＶ系 ａｔ 公 ｅ Ｉ 统各组件工作原 理可 以参考相应 的 ＰＶ产 品说明 Ｉ 书 ，这里不再赘 述。但是要成功测量 到离 心泵 内
利 用 ＰＶ测 量 了 半 开 式离 心泵 内部 流 场 ，在 叶轮 Ｉ
为了获得 失速团的转 动频率 ，Ｋａ ｓ 利用快 ｒ ｅ ｕ
速傅里叶变换对 间隙处看 到 回旋 和低速 区的存在 ，并认为 这 可能导致 回流的产生 ，也使 得间隙和叶栅 内部 流动出现紊流现象 。几 乎所有 学者所测得 的离心 泵 内的绝对速度或相对速度场均显示 出非对称性 ，
象人手 。 如动静部件 干涉、旋 转失 速、空化 现象 和轴 向旋涡等 ，综述了国内外利用 Ｐ 测试这 些现象所取得 的研 究成 Ⅳ
果 ，最后对 Ｐ 技术在离心泵内的应用进行 了展望。 Ⅳ
关键 词 ： 离心泵
模 型泵
ＰＶ技 术 Ｉ
内流测 量
流 动现 象
综 述
离心泵多设计方案下内流PIV测试及其非定常全流场数值模拟的开题报告
离心泵多设计方案下内流PIV测试及其非定常全流场数值模拟的开题报告一、研究背景及意义离心泵是一种广泛应用于工农业生产、交通运输和生活领域的流体机械设备。
其具有结构简单、易于维护、安装方便、运转平稳和效率高等优点，因此被广泛应用于各个领域。
然而，在离心泵的运行过程中，由于复杂的流动场和转动机件之间的相互作用，可能会产生一些不可避免的问题，如振动、噪声、损耗等，这些问题在很大程度上影响了离心泵的运行效率和使用寿命。
因此，对离心泵的流动特性进行深入研究具有很大意义。
现有的离心泵研究主要集中在稳态流动方面，对于流动的非定常性质很少涉及。
而离心泵受流量和转速等工作条件的影响，其内部流场往往也是非定常的，因此对于离心泵非定常全流场数值模拟研究的开展也具有重要意义。
内流PIV测试技术是一种可以获取全场速度矢量的实验方法，可以提供全方位的流场信息，为离心泵非定常全流场数值模拟提供了可靠的实验数据验证。
二、研究内容及研究方案本课题旨在针对离心泵内部流场进行研究，具体内容包括：1.设计多种不同流道结构的离心泵，并进行流场敏感性研究，选择合适的离心泵进行后续实验研究。
2.使用内流PIV技术对离心泵内部流场进行测量，获取全场速度矢量数据，并与已有的稳态流动实验数据进行对比和分析。
3.建立离心泵的非定常全流场数值模型，采用CFD软件对不同工作条件下的离心泵内部流场进行模拟计算。
4.将实验测试结果与数值模拟结果进行对比分析，验证数值模拟的可靠性，并深入分析离心泵内部流场的特性。
5.探索离心泵的优化设计方向，包括流道结构、转子叶片角度和曲率等参数的优化。
三、研究计划及预期成果本研究计划分为三个阶段，具体计划如下：1. 第一阶段（3个月）：完成多种不同流道结构的离心泵设计，进行流场敏感性研究，并选择合适的离心泵进行后续实验研究。
2. 第二阶段（6个月）：使用内流PIV技术对离心泵内部流场进行测量，并进行数据分析和处理。
3. 第三阶段（9个月）：建立离心泵的非定常全流场数值模型，并进行模拟计算。
大出口角离心泵叶轮内部流动的PIV测量分析
管固定导叶相互作用 区域的尾迹 ，文中他们用瞬时 流线和速度云图描述 了流动分离的以及流动再附着
的特征 。Ｄ ｎ 等人 【 使用流场可视化技术证 明 ｏｇ 冽 了整个蜗壳 内的流动状况是脉动的，因此那些时均
平面内的反射光来测量瞬时速度场的可视化测量技
术 悯 Ｉ 。ＰＶ系统 的示 意 图如 图 １ 示 。试 验 中用 一 所
挂钩。
一
圈困
ｃ
咽
般 的典型 ＰＶ实验 中使用 的示踪粒子 的浓 Ｉ
度都可以达到每个查问窗口内都至少存在一定数量 的示踪粒子 （ 最少 ５ ） 个 。这些粒子在液体内的分
布是 随机 的 ，这样 示 踪粒子 可 以形成 一种 随机 的粒
图 ２ 通过示踪粒子照片对获取速度的示意 图
子样式 （ａ ｉｅｐｔ ｒ 。计算速度 的互相关算法 ｐ ｎｃ ａｅ ） ｌ ｔ ｎ 并不追踪单个粒子，而是找到这个粒子样式的平均 位移。追踪单个粒子的算法也是存在的，不过这些 方法通常使用在激光粒子追踪测速技术中 （ ） Ｖ ，
源 ，测量 时这个 光平 面 的位 置需 要精确 定位 ，这样 就可 以实现在 光平 面 内的 流动测 量 。ＰＶ技 术 不 同 Ｉ 于激光 多普 勒 测 速技 术 （ａｅ ｏｐｅ ｅｏｉｅ ＬｓｒＤ ｐ ｌ Ｖ ｌ ｍ — ｒ ｃ ｔ ，Ｌ Ｖ ，Ｌ Ｖ技 术 是 一种 单 点 测 量方 法 网 ｒ Ｄ ） Ｄ ｙ ，而
内 ，而很 少 同时对 多个 叶道 同时 进行 测量 。
１ 引
言
泵是一种应用非常广泛的通用机械 ，在人类生 产、生活 中发挥着 巨大作用。各种类型及各种尺寸
的泵 也 随着新 的应 用需 要 而不 断地被 创造 出来 并应
基于PIV测试的离心式螺旋泵内部流动特性研究
基于ＰＩＶ测试的离心式螺旋泵内部流动特性研究吴董炯，阮观强（上海电机学院，上海 ２０１３０６）摘 要：针对离心式螺旋泵内部流动特性研究不够深入的问题，基于ＰＩＶ测试技术对离心式螺旋泵的内部流动特性进行了研究。
泵分为外部结构和内部结构，外部结构组成为进口法兰、吸入壳体、出口法兰和泵轴，内部结构组成为螺旋段和离心段。
利用速度三角形，对连续性流体建立ＲＮＧｋ－ε模型，固相颗粒采用拉格朗日坐标系和欧拉坐标系，对介质的流场进行计算。
试验结果表明，得出了泵内部流场状态为：叶片出口处为高速区，湍流强度较大；叶片入口处为低速区，湍流强度较小。
关键词：粒子图像测速；离心式螺旋泵；内部流动特性；ＲＮＧｋ－ε模型中图分类号：Ｓ２３７；Ｓ２２０．３ 文献标识码：Ａ文章编号：１００３－１８８Ｘ（２０２１）０５－０２０８－０４０ 引言泵在我国的应用非常广泛，作用是将原动机的机械能量转化为输送液体的压力能，用以增加输送液体的能量［１］。
凡是需要液体传输的地方，都需要泵。
随着我国经济的快速发展，泵已经广泛地应用于航空航天、农业、石油和化工等领域。
离心式螺旋泵同时具有离心泵和螺旋泵的特点，既具有螺旋的容积助推作用，又具有离心作用，为输送介质提供压力。
与传统的泵相比，离心式螺旋泵具有输送效率高、不易堵塞、较好的吸入性和易调节等优点［２］。
粒子图像测速（ＰａｒｔｉｃｌｅＩｍａｇｅＶｅｌｏｃｉｍｅｔｒｙ，ＰＩＶ）技术综合了光学、计算机、激光等先进学科，以拉格朗日质点研究技术作为基础，通过非接触式的方式对流体进行瞬间测试［３］，具有瞬时测试、不需要与介质接触、对于介质的测量精度较高的优点。
ＰＩＶ技术已经广泛地应用于研究离心泵的内部流动规律，计算和分析、验证离心泵内部流动特性和外部特性［３］。
目前，国内外对于该技术在离心泵介质不稳定流动产生原因方面和内部流动规律方面均已经取得了一定的进展［４］；但针对于离心式螺旋泵的内部流动参数的表征研究较少，且内部流动特性研究不够深入，因此还需对其进行深入研究。
PIV测量用模型泵的水力设计及性能分析
叶 片进 口处 的周 向速度 与径 向速度 有如 下关
系 ：
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由式 （ ） （ ） 得 ： ８和 ９可
（ ９ ）
２ （） ㈦了
将 式 （ ） 人 上式得 到 卢 ＝１． 。 ４代 ５９ 。
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为 了改善 叶轮 的抗 汽蚀 性 能 ， 尤其 是 大 流 量 （ Ｑ＞Ｑ 计） 的汽 蚀 性 能 ， 常取 叶 片进 口安 装 设 时 通 角卢 大于 液流 角 卢 ， 。即在设 计流量 下液 流以正 冲 角 （ ＞ ） 入 叶片 。考 虑 到 进 口叶 片 的排 挤 进 作用会 使液 流角稍 增 大这 一实 际 情况 ， 采用 ５ 拟 。 正 冲角 。 因此 ， 片进 口安装角 可取 ， ２ ． 。 叶 ＝ ０ ９ 。 ２ ２ ３ 叶片数 ．． 叶片数 对泵 的扬 程 、 率 和 汽蚀 性 能 都有 一 效 定 的影 响 。选择 叶片 数 ， 一方 面 考 虑尽 量 减小 叶 片的排 挤和表 面 的摩 擦 ， 一 方 面 又要 使 叶道 有 另 足够 的长 度 ， 以保证 液 流 的 稳定 性 和 叶 片对 液 体 的充 分作用 。通 常采用 的 叶片数 为 ｚ＝ ５～ 。参 ７ 考 Ｉ８ ． —１ Ｓ ０５ ３ ５型离 心泵 ， 叶 片数 ｚ＝ 。 ０ 取 ６
造 ， 须兼 顾 泵 的可测 量性 能 与水 力性 能 。 必
考 虑 到水力 损失 ， 心泵 的实 际扬 程为 ： 离
日 字一 ㈩ 棚 ＝ 等 （
式中 —— 有 限 叶 片 叶 轮 理 论 扬 程 的 修 正 系
数， 计算 公式 参 见文献 ［ ］ ４ ；
— —
本文 在 参 考 文 献 ［ ， ］ 结 合 Ｉ８ ・０３ ５ ２３ 并 Ｓ ０５ —１ 型实 型泵 结构 的基 础 上 ， 用单 圆弧 圆柱 叶片 ， 采 设 计 了一 台 ＰＶ测 量用 模 型泵 。 Ｉ
PIV技术在离心机模型试验中的校核及运用
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另外一种方法通过陡遵博一Ⅲ｜＿变换，能够显著提
高计算遵度
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ｆ很多影响因索．比如Ｈ：踪柑ｆ的大小、形状和
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析结果；如粜煳豫问的他移太大如超＿ｉ＝ｆ ３０％丧
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空调器离心风机内流场的PIV试验与CFD仿真对比分析
离心泵内部不稳定流动的PIV测试
离心泵内部不稳定流动的PIV测试任芸;吴登昊;刘厚林;蒋兰芳【摘要】以一台比转数为74的离心泵为研究对象,首先通过外特性试验发现当流量约低于18 m3/h后,泵的扬程随流量变化非常小,然后采用PIV技术探索了该扬程曲线下叶轮流道内不稳定流动涡的发生、发展规律.试验结果表明:不稳定流动在0.6QBEP工况开始产生,直到0.4QBEP工况得到发展,最后在0.1QBEP时几乎扩展到整个叶轮流道;叶轮旋转过程中,靠近蜗壳隔舌处的叶轮流道内流动最不稳定,也是最先出现分离涡的流道;随着流量的降低,附着于叶片工作面的分离涡逐渐增多、汇聚,不断发展的漩涡向流道出口移动的同时,也偏向于流道中心.【期刊名称】《农业机械学报》【年(卷),期】2015(046)002【总页数】6页(P46-51)【关键词】离心泵;不稳定流动;外特性;分离涡;PIV【作者】任芸;吴登昊;刘厚林;蒋兰芳【作者单位】浙江工业大学之江学院,杭州310024;浙江工业大学之江学院,杭州310024;江苏大学流体机械工程技术研究中心,镇江212013;浙江工业大学之江学院,杭州310024【正文语种】中文【中图分类】TH311引言在离心泵内，尤其是在叶轮内，由于强旋转、大曲率、粘性以及逆压梯度的作用，不可避免地影响各种边界层厚度、损失以及各种不稳定流动现象，如脱流、漩涡、二次流、失速等;另外，由于动-静部件之间的相互干扰，形成了离心泵内部流动特有的非定常性［1－2］。
这些特征的存在使得离心泵内部流动是流体动力学中最复杂的流动之一［3－4］。
因此，反映实际物理现象的三维粘性非定常流场的研究便构成了现代离心泵的主要研究方向之一［5］。
随着近代光学、激光技术、计算机技术、图像处理技术的发展，基于拉格朗日质点运动研究流体运动的非接触式瞬态流场测试技术(Particle image velocimetry，PIV)已成为研究叶轮机械内部流动规律的先进测试手段［6－9］。
空调器离心风机内流场的PIV试验与CFD仿真对比分析
的测量结 果 呈 现 明 显 的 非 定 常 性，在 靠 近 叶 轮 行数值分析近年来在工程上得到很大应用。本文
出口的中部区域，流动比较稳定，此处速度矢量 运用商 业 CFD 软 件 Star － CD 进 行 数 值 模 拟 分
的方向基 本 沿 蜗 壳 的 流 道 的 出 口 方 向，而 随 着 析，分析对象为与 PIV 测试相同的 3P 柜式室内
本。
关键词： 柜式空调器室内机； 离心风机； PIV； CFD； 优化设计
中图分类号： TB6
文献标识码： A
doi： 10． 3969 / j． issn． 1005 － 0329． 2011． 07． 013
Analysis by PIV Measurement and CFD Simulation of Internal Flow Field of Centrifugal Fan of Air Conditioner
1 前言 多翼离心风机由于流量系数大，压力系数高，
噪声低，尺寸结构小等优点，被广泛应用于空调通 风系统中［1］。随 着 空 调 产 品 的 普 及 和 人 们 对 空 调产品节能、噪声等技术的要求，有很多学者对柜
PIV的原理与应用
PIV的原理与应用李俊青【期刊名称】《水利科技与经济》【年(卷),期】2015(021)003【摘要】粒子图像测速(PIV)技术是现代流体测量技术中较为先进的一种测量手段.它具有高精度、非接触式的特点,在流场测量中占有非常重要的地位.阐述了PIV的工作原理,以及其系统结构,测量了坝体在洪水漫顶和波浪双重风险叠加下的坝顶流场.【总页数】3页(P40-42)【作者】李俊青【作者单位】四川大学水力学与山区河流开发保护国家重点实验室,成都610065【正文语种】中文【中图分类】TV88【相关文献】1.PIV的原理与应用 [J], 孙鹤泉;康海贵;李广伟2.Evaluation of the efficacy of ropivacaine combined with sufentanil and ropivacaine alone for epidural labor analgesia [J], Hui-Xia Li;Ke Xie;Zhuo-Jun Hu3.PIV测速原理与应用 [J], 杨小林;严敬4.Evaluation of the efficacy of ropivacaine combined with sufentanil and ropivacaine alone for epidural labor analgesia [J], Hui-Xia Li;Ke Xie;Zhuo-Jun Hu;5.The Impact of Adding Magnesium Sulfate to Bupivacaine versus Bupivacaine Alone in Fascia Iliaca Compartment Block in Burn Patients Undergoing Skin Grafting Procedures;Comparative Study [J], Sameh Ghareeb;Yassen M. Amr;Rokaya Mohamed;D. G. Diab因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
piv实验报告
piv实验报告
标题：PIV实验报告
近年来，PIV（Particle Image Velocimetry）技术作为一种先进的流场测量方法，被广泛应用于流体力学、液体动力学、生物医学工程等领域。
本文将对PIV实
验进行详细报告，介绍实验过程、结果分析以及未来展望。
实验过程：
首先，我们准备了实验所需的设备和材料，包括激光器、高速相机、颗粒示踪
剂等。
然后，我们将颗粒示踪剂注入到流场中，利用激光器对流场进行照射，
并通过高速相机捕捉颗粒示踪剂的运动轨迹。
接下来，我们对捕捉到的图像进
行处理，利用PIV软件对流场的速度场进行分析和计算。
实验结果分析：
通过PIV实验，我们成功地获取了流场的速度场分布图。
通过对速度场的分析，我们发现了流场中的涡旋结构和速度梯度分布。
这些结果为我们深入了解流场
的运动规律提供了重要的数据支持。
此外，我们还对不同条件下的流场进行了
比较分析，得出了一些有价值的结论。
未来展望：
PIV技术作为一种先进的流场测量方法，具有高分辨率、高精度和非侵入性等
优点，因此在流体力学、液体动力学等领域有着广阔的应用前景。
未来，我们
将进一步改进PIV实验技术，提高实验精度和数据处理效率。
同时，我们还将
探索PIV技术在生物医学工程、环境科学等领域的应用，为相关领域的研究提
供更多的技术支持。
总结：
通过本次PIV实验，我们深入了解了PIV技术的原理和应用，获取了有关流场速度场的重要数据，并对未来的研究方向进行了展望。
PIV技术的不断发展和应用将为流体力学和相关领域的研究提供更多的支持和推动。
PIV_实验操作的基本介绍
t : Thickness of the light sheet at the waist in m h : Height of the light sheet at the waist in mm D: Divergence of the light sheet in degrees
2006-9-6
生态环境与现代农业工程中心
PIV 的定义
2006-9-6
光学测速技术 特点：整场、瞬态、非接触式、定量 局限性：采样频率低；对模型有一定的要求 目前发展水平：2D, 3D; 多相流动测量, 燃烧现象测
量, 微细尺度流动的测量。
生态环境与现代农业工程中心
PIV 系统的基本组成
生态环境与现代农业工程中心
互相关分析算法
查问域
第一帧
互相关
第二帧
2006-9-6 查问域 粒子位移
速度场
互相关分析
生态环境与现代农业工程中心
PIV 实验的基本步骤
2006-9-6
开启系统，检查激光、CCD、软件等是否正常； 预估测试区域的主流速度； 设定两脉冲时间间隔和脉冲延迟时间； 加入示踪粒子； 采集图像，实现跨帧测量； 得到一定结果后，调节片光参数、照相机放大率、光圈和粒
U：测试平面内预估的主流速度 M：CCD Camera的放大率，以每个像素代表的实际距离表示，μm/pixel
x 在两个脉冲间隔粒子发生的位移，应小于1/4的查问域
生态环境与现代农业工程中心
脉冲延迟时间的确定
2006-9-6
目的：实现跨帧 方法：观察一对图像
实验用离心泵叶轮内流场的PIV测量
泵 的扬程 、 效率等外特性指标 ， 利用 Ｐ Ｉ Ｖ 测 试 技 术
可 以在 不 干 扰 流 场 的 情 况 下 ， 进 行 高精 度 的 测 量 。
在 实验 中 ， 使用 Ｐ Ｉ Ｖ 测 量技 术 测 量 了 离心 泵 内部 流
整体结 构 和 瞬 态 图像 ， 测量精度及 分辨率都很 高。
实验 用离心泵叶轮 内流场 的 Ｐ Ｉ Ｖ测量
汤 雷 。 ， 倪福 生 ， 李 钊 ， 顾 磊
（ １ ． 河海 大学机 电工程 学院 ， 江苏 常州 ２ １ ３ ０ ２ ２ ； ２ ． 河 海 大学疏 浚技 术教 育部 工程研 究 中心 ，
江苏 常州 ２ １ ３ ０ ２ ２ ）
Ｉ ｎｖ ｅ ｓ ｔ ｉ ｇ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｔ ｈｅ Ｆｌ ｏ ｗ ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ Ｃｅ ｎ ｔ ｒ ｉ ｆ ｕｇ ａ ｌ Ｐｕ ｍｐ Ｉ ｍｐ ｅ ｌ ｌ ｅ ｒ ｂｙ ＰＩ Ｖ
实 验 采 用 的是 北 京 立 方 天地 公 司 生 产 的 二 维
Ｐ Ｉ Ｖ 系统 。主要 包括 照 明激光 器 、 高 速数 码相 机 、 同 步控 制器 、 图像 采 集 卡 以及 编码 器 等 。各 部 分 之 间
既可 以单 独工作 ， 也 可 以 由 同步 控 制器 控 制 协 调 工 作 。其 中 ， 旋转 编码 器 固定在 电动 机 的轴端 ， 泵每 转 １ 周 编码 器 发 出 １个 脉 冲信 号 触 发 同步 器 ， 同步 器 控制 激光 器 的出光 和摄像 机 的拍摄 时 刻 。激 光器 和 摄像 机 的工作方 式 、 脉 冲 的延 迟 时 间 与双 脉 冲 的时
ＴＡ ＮＧ Ｌｅ ｉ ， ＮＩ Ｆｕ—ｓ ｈ ｅ ｎｇ ， ＬＩ Ｚｈ ａ ｏ ”， ＧＵ Ｌｅ ｉ ’
PIV_实验操作的基本介绍
.
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...
..
.
.
.............
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.
.. .
..... ..
...
...
............
流场测试面
A
y
x
粒子 A 的速度矢量为 ux = x/t 当 t 0 uy = y/t 当 t 0
-12.7 10.6 41 19.9 21 88
-25 10.6 18 6.9 21 42
-50
21 18
-100
-200
23.3 53 230 25.2 106 466 25.9 212 939 26 10.3 53 114 12 106 234 13 212 474 13 3.4 53 54 5.5 106 114 6.2 212 234 6.5
生态环境与现代农业工程中心
粒子图像质量的鉴别
2006-9-6
粒子图像1
粒子图像2
生态环境与现代农业工程中心
实验结果处理
2006-9-6
工具：Insight NT, Tecplot等 结果形式：瞬态速度场、时均速度场
方法：选取典型图像对，尝试多种参数配置，确定 最优方案，然后进行批处理。
其他个性化的处理 实验结果的误差分析
53 24 2.1 106 54 2.7 212 114 3.1 53 9 0.34 106 24 1.0 212 54 1.4
t : Thickness of the light sheet at the waist in m h : Height of the light sheet at the waist in mm D: Divergence of the light sheet in degrees
PIV测量用模型泵的设计及测量中的误差分析
PIV测量用模型泵的设计及测量中的误差分析
邵春雷;顾伯勤;陈晔
【期刊名称】《流体机械》
【年(卷),期】2007(035)012
【摘要】PIV(Particle Image Velocimetry)是进行离心泵内部流场研究的重要手段.为了研究离心泵内部流动情况,在参考现有离心泵结构的基础上,设计了一台PIV 测量用有机玻璃模型泵,并对模型泵的可拍摄性能和水力性能进行了分析,表明模型泵适用于PIV测量,且水力性能满足要求.同时,介绍了模型泵、片光和CCD相机的布置及流场拍摄方法,分析了利用PIV测量离心泵内部流场过程中的主要误差:系统误差、示踪粒子跟随性导致的误差和光折射导致的误差,并对减小或消除误差的方法进行了探讨.
【总页数】4页(P39-42)
【作者】邵春雷;顾伯勤;陈晔
【作者单位】南京工业大学,江苏南京,210009;南京工业大学,江苏南京,210009;南京工业大学,江苏南京,210009
【正文语种】中文
【中图分类】TH311
【相关文献】
1.垂直于流向的截面中2D-PIV测量误差分析 [J], 曹永飞;顾蕴松;程克明
2.全透明模型泵的设计及PIV流场测量 [J], 李钊;倪福生;朱小伟;顾磊
3.PIV测量用模型泵的水力设计及性能分析 [J], 靳茂明;宋高峰;王志亮
4.中浓浆泵湍流发生器的PIV试验测量 [J], 叶道星;赖喜德;秦浩;
5.PIV在半开式离心泵内部流场测量中的应用 [J], 孙荪;刘超;汤方平;成立;李大亮因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
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高计算遵度
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城 图８ ＬＶＤＴ和ＰＩＶ测量位移（１００ ｇ）
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在１００ ｇ条件下ｌ ｍｍ位移校核试验也分两
组。由于在强超重状态读取和安置千分表都比 较困难，因此只用ＬＶＤＴ来测量测试样本的位 移。试验结果如图８所示，由ＰＩＶ计算的位移也 是非常吻合ＬＶＤＴ直接测量的位移，误差在
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３
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试验中。
１
引言
在岩土物理模型试验中，要通过一定的设备
然而在这项技术运用在离心模型试验之前， 有必要校核该系统的性能，以确定该技术与其他 直接方法测量位移的差异。本文首先介绍了 技术进行了一系列的在ｌ ｇ和１００ ｇ情况下的校 核，结果表明ＰＩＶ技术能够准确和稳定地测量位 移。最后，此技术成功运用到基坑开挖的离心机 模型试验当中测量开挖引起的土体位移。
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图５千分表和ＰｌＶ测量位移及误差（１ ｇ）
在对较小位移进行校核后，接下来对大约
１
ＰＩＶ测量误差（Ｉ ｇ）
ｍｍ左右在１ ｇ和１００ ｇ条件下的位移进行校
０．０１５
ｍｍ以内，误差标准差约为０．００７ ｒａｉｎ。虽
核。如前所述，当两张照片间的位移太大时，互 相关分析可能得不到准确的结果。在ｌ ｇ的约
４
ＰＩＶ系统的应用
在软土基坑开挖中，为了减小土体的位移，
随符离心机艇’甜试验Ｉ Ｔ益得到醺舰，Ｉ’Ｉ、技 术Ｕ土去僻到蜓为Ｊ’泛的Ｊ≈Ⅳｊ¨、技术Ｌ三战功
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ＰＩＶ技术在离心机模型试验中的校核及运用
张耀东Ｔａｎ
Ｔｈｉａｍ—Ｓｏｏｎ
Ｌｅｕｎｇ Ｃｈｕｎ—Ｆａｉ
（新加坡国立大学土木工程系，新加坡１１７５７６）
摘要：在离心机物理模型试验中，通常要求测量土体在试验过程中的位移情况。随着计算机和数码相机的发 展，ＰＩＶ粒子成像测速技术在最近几年开始运用在离心机模型试验中。首先，简单介绍了ＰＩＶ技术的相关原理，然后对 该项技术进行了一系列在１ ｇ和１００ ｇ情况下的校核试验，结果表明ＰＩＶ技术在离心机模型试验中能够准确和稳定地 测量位移。最后，此技术运用到基坑开挖的离心机模型试验当中测量开挖引起的位移。 关键词：粒子成像测速（ＰＩＶ）；图像处理；校核试验；离心机
１
然在１００ ｇ条件下，由于受离心机运转时振动的
影响，误差要比在１ ｇ时稍大，但是ＰＩＶ技术仍 很准确，为在离心机实验中测量土体的位移提供
了可靠的方法。
ｍｍ位移校核试验中，共有两组，每组有８个试
验。为了进一步确保位移直接测量的可靠性，由 千分表和高精度的线性位移传感器（ＬＶＤＴ）同时 测量位移。 从图６可以看出，由ＰＩＶ计算出来的位移与 由千分表和ＬＶＤＴ直接测量的位移非常吻合，即 使不同阶段之间的微小差别ＰＩＶ也能够分辨出 来。图中Ｔ１和他分别表示第一、第二组试验。 ＰＩＶ计算的位移与千分表和ＬＶＤＴ之间的误差都
２
和技术才能比较准确地测得土体位移。尤其是ＰＩＶ系统的组成及一些基本原理。然后对该项 对离心机模型试验而言，由于模型尺寸效应，对 位移测量技术要求更高。比如，基坑开挖引起土 体的位移通常都小于１００ ｍｉｌｌ，要求测量误差小
于２ ｌ／ｌｍ的位移。如果在１００ ｇ试验条件下，该
位移变成小于ｌ ｍｍ，相应的测量误差要求小于
ＬＥ较ＰＩＶ技术和质心跟踪向种冉浊，遮两种力法 部】｛Ｊ牝从这衅照片中计算静ｌｉ慢差ＰＩＶ方法 州々Ｉ ｊ编制帅程序求计算．向庙心跟踪斤法用商 恤车１＝什ｆ）ＶＦＩＭ‘ｔＳ来汁算，静止误差ｕＩ眦表 小为：
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片进行分析计算位移。ＰＩＶ测出来的位移与千 分表的结果进行对比，从而得到ＰＩＶ方法计算位
移的误差。
日
图５比较了第一系列在１ ｇ下的试验结果。 从图可以看出，测试样本的每步位移基本上是随 着步数的增加而加大的，而在第６步之前的位移 比较小（小于０．０２ ｍｍ），然而ＰＩＶ方法准确地量 测出这些小量位移。ＰＩＶ和千分表间测量误差
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看到在Ｉ ｇ和１００＃情况下的髓核册ｆ井水一 样．脲Ⅲ－Ⅱ能是在离心机加逑运转Ⅱ程中．棚机 和测试样率之｜１Ｉ】确午¨对位移凼此，良实际试验 过程中篮计搏试验所处ｚ水平的校棱网于，“ 得到蜓准确的位移倍巴 露指ｆＢ的是，山ｊ＿车授移试验的测试样本比 较小．即待洲区城比较小．闻此用 孰能满足要求 个控拄蹦子
问Ｒ寸．｝Ｊｌ；么在阿张｛封ＪＬ巾Ｈ¨｝幢痊问Ｋ目！能够 匹配的附缘信息娃比较少．从ｍ影响结粜（Ｋｅａｎｅ
和Ａｄｒｉａｎ）
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ｌ试验装置 ＰＩｖ段木虽然扯其他甸！域有广搓的嘘用，但
Ｌｈ ｎ童¨ｊ领域（㈣，ＰＩ ｋ系统ｎ体寅施也有一定 的芷婷特别足存离心矾帧喇斌骑申．容翁受到 机器振动的影响．Ⅲ此“必要对藏系统进衍 桂棱 ｝斟二足ｆ！奎陵试验所用的设备装嚣包括ｒ
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ｉ，ｎ【＿＿再所弹蔫坑教珊：ｉｎ移＊吐
PIV技术在离心机模型试验中的校核及运用
作者： 作者单位： 张耀东， Tan Thiam-Soon， Leung Chun-Fai 新加坡国立大学土木工程系,新加坡 117576
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