本文发展了适用于叶轮机械等复杂内流系统使用的CCD视场标定技术,以及能够消除视窗大颗粒污染带来的影响的图象处理技术,并在高速压气机实验台上对一小展弦比高负荷跨音风扇转子尖部的非定常瞬态流场进行了成功测量.

分析讨论了PDA和PIV测量系统在旋转叶轮测量中的周向定位的方法,为PDA和PIV更好地应用于旋转叶轮内部流场的测量提出了建议.

水轮机轴部应用磁性液体密封时,存在密封转速低、不稳定等现象,密封液体流场特性对密封失效有重大影响.基于数值计算的方法,对比了磁性液体动、静密封时密封液体的流场特性,并进行了实验验证.结果表明,密封压力对密封液体流场影响较小,轴转速对密封液体流场影响较大.该结论可为设计水轮机主轴的磁性液体密封装置提供理论指导.

应用PIV内流测试技术对某高亚音速叶栅速度场进行了测量，得到了叶栅内流通道的流场结构。试验得到了多种来流工况下试验叶栅槽道50％叶高处的速度流场结构图像，对试验数据的初步分析可以看出试验结果符合所测工况下的流动规律。通过对实验方案的改进，应用PIV测试技术测量了平面叶栅附面层流场，捕捉到了叶片吸力面尾缘附面层分离随来流工况变化，。结果表明：PIV测量结果可以为验证数值模拟叶栅通道流场提供可靠的数据，并为叶栅设计的改进优化提供指导和依据。

以一后掠角为60°的后掠式轴流泵为研究对象,采用PIV技术对其内部流场进行测量,得到了0.8Qopt,1.0Qopt,1.2Qopt3个工况下叶轮在一个流道周期的12个拍摄截面上的速度场。发现在0.8Qopt工况下,经过后掠叶片的流体具有明显的径向流动趋势,流量越小径向流动趋势越明显。叶轮内流体在后掠叶片进口边和转轮端壁区容易出现低速区域,并且流量越小低速区域越大;在靠近轮缘附近,叶片进口边压力面上的流体会向吸力面流动,流量越小该现象越明显。研究结果对掌握不同型式叶片的轴流泵内部流动特性具有重要的理论指导作用。

对三种高环流系数叶片叶型和五种相对节距的涡轮叶栅进行内流场试验研究,在研究中采用粒子成像测试技术(PIV),获得叶栅内S1m流面的全流场流动信息,并采用拓扑图论原理经计算机进行图像处理,获得S1m流面的速度矢量场和旋度场.对所获得的叶栅内流场分析表明,随着涡轮环流系数的增加,液体流经叶栅的能量损失增大;随着叶栅相对节距的增大,叶栅内脱流区增大、漩涡区的旋度值随之增大.该研究结果将给涡轮叶型的设计提供有价值的参考.

显微PIV系统可用于流体微观层次以及微流体流动的测量,可获得流体速度的场信息以及其中颗粒的场信息.本文主要介绍显微PIV系统所涉及的显微图像获取技术以及图像处理算法.该系统由硬件与相应软件系统组成.其中,硬件主要包括放大倍数为1000倍的光学显微镜以及最大拍摄速度为10000帧/秒的高速摄像系统;IMPACT软件为自行开发的基于C++系统的面向对象程序,其中内嵌多种数据处理与分析算法.通过对尺寸为1μm颗粒运动的测量,对不同数据处理算法进行了检验,结果表明:建立的显微PIV系统可有效获得微观流体流动的图像并可准确进行数据的处理,该系统完全可用于微观流体流动的测量.

数字化粒子迹线测速技术（DPTV）是根据曝光时间内示踪粒子形成的图像来确定流体瞬时速度的。PTV系统的优势是对硬件要求低、计算快、方便操作。但是，粒子迹线测速方法存在速度方向模糊的问题，且在曝光时间内，示踪粒子可能由光带内运动到光带外，这必然导致测速的不准确。该文提出了一种能消除方向模糊性的方法，并且分析了造成DPTV测速出现错误向量的原因和错误向量出现的概率。