粒子图像测速仪的基本原理是在流场中撒布合适的示踪粒子,用脉冲激光片光照射所测流场切面区域,通过成像记录系统摄取两次或多次曝光的粒子图像,形成PIV底片。再用粒子图象相关等方法逐点处理PIV底片,获取每一判读点小区域中粒子图像的平均位移,由此确定流场切面上多点的二维速度。PIV系统的工作过程主要包括撤布粒子、片光源、摄像和图象处理等几个阶段。
粒子图像测速仪的突出优点表现在:
(1)是一种非接触式流动测量方法,突破了空间单点测量(如LDV)的局限性,实现了全流场瞬态测量;
(2)实现了无扰测量,而用毕托管或HWFV等仪器测量时对流场都有一定的干扰;
(3)容易求得流场的其他物理量,由于得到的是全场的速度信息,可方便的运用流体运动方程求解诸如压力场、涡量场等物理信息。因此,该技术在流体测量中占有重要的地位。
粒子图像测速仪技术作为研究各种复杂流场的一种基本手段,已广泛应用于各种流动中,从定常流动到非定常流动、低速流动到高速流动、单相流动到多相流动,非常适于研究涡流、湍流等复杂的流动结构,也可应用于粒子测速和图像测速等前沿科学等方面。
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