这里基于圆柱绕流循环水槽实验台,结合粒子图像测速系统,对壁面边界层层流区域插入串列双圆柱模型进行了实验研究。通过改变横向间距比,结合速度流线、速度截面以及周期性对圆柱尾流和壁面附近流动不稳定性进行分析。结果表明Re=200时,横向间距比对圆柱尾流与壁面附近流动不稳定性影响显著。圆柱绕流结构方面随着横向间距比的增加,两圆柱间由封闭流动转变为非封闭流动,圆柱间旋涡对尺度先增大后减小至稳定,下游圆柱由旋涡对演变为上游剪切层单向绕流。壁面扰动方面随着横向间距比的增加,上游圆柱下剪切层加速效应增加,圆柱间近壁区域流动不稳定性增强;下游圆柱下剪切层加速效应减弱,近壁区域流速减小,导致下游壁面涡导逐渐消失,壁面流动不稳定性减弱。在过渡流状态下,近壁串列双圆柱尾流形成周期性的交替旋涡脱落,增强了壁面附...

液力变矩器是自动变速器的主要部件,其在乘用车、载重汽车、公共汽车和机车上的应用广泛。液力变矩器内部流动特性影响其外部性能,为了深入研究其内部流动特性,基于粒子图像测速(particle image velocimetry,PIV)技术对液力变矩器涡轮内流场进行试验研究。采用帧频为1 000帧/s的CCD高速相机,在不同工况下(输入与输出的转速比分别取0、0.3、0.5、0.7)采集不同粒子直径、不同粒子浓度下的流动图像,经过图像预处理,对连续两帧图像进行互相关计算,获得涡轮径向切面的速度场和涡量场。通过对流场分布结构和流动区域上复杂流动现象的对比分析,发现投入流场中粒子浓度越高(1 500mL蒸馏水中投入2.4 g粒子)、粒子直径越小(10μm)时,识别并提取流动区域上的流动参数越丰富,流速场和涡量场信息越可靠。液力变矩器内部高梯度流场分布结构和非均匀流速场分布导致出...

已有大功率调制气流声源的实验集中于声场的测量,但对与声场特性密切相关的声源内部流场的演化过程研究较少。本文设计了稳态流场粒子图像测速（PIV）实验系统和流动致声单点测试系统,并分别用于内流场稳态和瞬态流动特性的研究。稳态流场实验结果中,喉道内呈减速增压流动,外壁面流动分离和近壁面高低压区域交替成为高气室压力下声源稳态流场的重要特征。流场扰动致声过程的测量数据表明,调制频率对内流场分布的变化有显著影响,强声波产生的频率相关性受气室压力、激励信号强度和声源几何参数等多种因素共同作用。气路系统的流动对调制部件的振动过程有一定影响,所测声源频率响应峰值位于0.5～1kHz。激励电流低于10A时,声压级输出随着气室压力和激励信号强度的增加而增加。喷口出口和喉道入口宽度对于声源性能也有明显的影响...

用有限元法(FEM)和粒子图像测速技术(PIV)对三种不同开口度下进口节流滑阀沿进口流道、节流口、阀腔以及出口流道的流场进行了数值计算和试验可视化研究。数值模拟的数学模型采用的是连续性方程和Navier-Stokes方程的流函数—涡量式,有限元法用于方程的离散。自行编制的有限元计算程序用来计算求解区域离散点上的流函数及涡量值,再根据流函数及涡量与速度分量之间的关系求出各结点上的速度矢量。对于粒子图像测速试验,光源采用双脉冲NdYAG激光器,再用柱透镜和球面镜调制得到1.0mm片光照射流场。30～50μm的聚苯乙烯小球用做示踪粒子,Kodak ES1.0 CCD照相机拍摄流场图像,所得图像用FFT相关算法进行处理,结果用Tecplot输出,数值计算和PIV试验表明,滑阀内部有三个部位产生涡旋。数值计算又表明滑阀开度对阀内部流场结构有影响。研究对于定性分析阀内...

液力变矩器传递能量的特性受其内部流场结构的影响,而内部流动特性决定其外部性能.为实现液力变矩器内部流动可视化,并在此基础上实现其内部流动速度的定量测量,提供详细且准确的流场试验测量结果,进一步完善对液力变矩器内部流动机理的研究.基于粒子图像测速(PIV)技术,对液力变矩器泵轮内部流场进行试验研究,在单次曝光下CCD相机采集泵轮径向切面流动图像,记录流场中示踪粒子的运动信息.通过图像处理技术识别流场中粒子运动轨迹的图像特征,以霍夫变换直线检测理论为指导,自动提取泵轮径向切面示踪粒子运动轨迹.由此实现了泵轮内部流动可视化,提高了流速矢量识别与量化计算效率.PIV试验测量结果能够揭示泵轮内部真实的物理流动现象和流场瞬态变化情况,为液力变矩器的性能预测及合理设计提供理论和实践参考依据.

液力偶合器内部流动特性对能量的高效传递非常重要。深入研究液力偶合器内部流动机理和流场结构分布,对于优化液力偶合器腔型结构并进一步提高其工作性能具有重要意义。液力偶合器的内部流场是具有多种流动结构和多种物理效应并存的流场,存在多种复杂的流动现象,尤其在制动工况下液力偶合器涡轮内部流动是一种特殊的漩涡流动。为了研究制动工况下涡轮独立流道内漩涡流动的产生与运动,基于粒子图像测速技术(particle image velocimetry,PIV)采集涡轮径向切面流动图像。通过灰度化增强、阈值分割、边缘检测、锐化等图像处理技术识别涡轮内部大尺度漩涡流动,定性分析流场结构分布;采用连续帧图像互相关算法定量提取涡轮内部速度场和涡量场,研究涡轮内部小尺度漩涡流动;分析漩涡流动产生的原因及其对液力偶合器能量传递的影响;讨论不...

为揭示水介质液力偶合器涡轮流场的特征及演化规律,基于计算流体动力学(CFD)技术,采用4种湍流模型(DES、DDES、IDDES、LES)仿真制动和牵引工况下的涡轮流场结构.通过粒子图像测速(PIV)试验,采用静态、动态图像标定方法实测涡轮流场图像.通过PIV流场试验结果与CFD仿真结果的对比评价4种湍流模型的适用性.结果表明制动工况下,LES模型对主流区域多尺度漩涡流场结构的仿真结果趋于真实,流速为3.52~3.81m/s,涡量为480~540s^-1;IDDES模型对叶片近壁面区域流速场的仿真表现卓越,流速为3.14~3.51m/s,而DES模型对该区域内涡量场的仿真较好,涡量为500~570s^-1.牵引工况下,DDES和IDDES模型的仿真结果失真;DES模型对主流区域漩涡流场结构的仿真效果不如LES模型,但是能够体现多尺度涡旋沿圆周方向运动的基本趋势;LES模型的仿真结果与PIV试验结果吻合,

在三维粒子成像测速（ＰＩＶ）方面，可运用体积光照明同时从不同光轴用多个照相机获得ＰＩＶ图像，如何根据这些不同光轴获得的ＰＩＶ图像确定出粒子物点的空间位置是实现三维粒子成像测速的前提。基于此，提出了根据多幅不同光轴的ＰＩＶ图像的粒子像斑实现粒子物点三维定位的透视成像定位原理和方法。精确确定透视平面与透视中心在空间的位置是实现粒子物点三维定位的关键，妆测定透视中心（照相机的光学中心）和透视平面在空间的

一种综述粒子图像测速（Ｐａｒｉｃｌｅ Ｉｍａｇｅ Ｖｅｌｏｃｉｍｅｔｒｙ）的非接触、瞬时、动态、全流场的和本质上是直接的速度场测量技术，成为当今最实用和非常有潜力的流体力学全流场观测（Ｆｕｌｌ Ｆｌｏｗ Ｆｉｅｌｄ Ｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎ＆Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ）技术。回顾和展望ＰＩＶ（包括ＤＰＩＶ，ＳＰＩＶ，ＨＰＩＶ等）及尖用的进展和前景。面临新世纪，ＰＩＶ技术有望最终攻克一个容积的三维速度场时

为了提高混合效率,该文设计了一种小型的电磁动力驱动（MHD）混合器,对其混合特性进行了理论分析和实验研究。该混合器由聚碳酸脂和黄铜采用常规方法加工而成。研究液体为硫酸铜溶液,采用粒子图像测速技术进行实验,在实验过程中为观察溶液的流动混合搅拌过程,溶液中加入荧光粉作为示踪粒子,并通过数据采集和处理系统对实验结果进行分析,得到流场的速度分布。建立该混合器的理论模型,在实验的基础上进行数值模拟,并对结果进行分析比较,模拟结果与实验结果相吻合。