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MHz高速PIV实验技术研究OA

Study on MHz high-speed PIV technique

中文摘要英文摘要

跨声速流动因其复杂的非定常流动特性,一直是实验研究中的一大难题.为了较好地解析亚跨超声速流动中的小时间尺度流动,本文研究了 MHz频率的粒子图像测速技术(Particle Image Velocimetry,PIV).在跨声速射流场的实验测量中,利用5台高速相机对同一测量区域进行交替快速拍摄,获得了超高时间分辨率的粒子图像数据.通过图像处理技术,完成了图像的光学畸变修正和公共区域识别.应用 Ensemble correlation互相关算法,基于速度场结果,完成了可压缩湍流场的能谱解析.实验结果表明,MHz-PIV具有高频采样能力,极大地降低了高频采样技术对相机性能的依赖性,为跨声速实验提供了一种具有高时空分辨率的精细测量技术.

Transonic flows have presented an enduring challenge to experimental research due to their intricate and unsteady flow characteristics.This study investigated the megahertz-frequency Particle Image Velocimetry(MHz-PIV)technique to enhance the resolution of small time-scale flows under the transonic flow conditions.During the measurement,five high-speed cameras alternately and quickly captured images of the same measurement area,and thus obtained ultra-high time resolution particle image data.By employing image processing techniques,optical distortion correction and identification of the common area were achieved.The application of the ensemble correlation algorithm,coupled with spectral analysis of the compressible turbulent flow field based on the velocity field,contributed to a comprehensive analysis.The experiment validated the high-frequency sampling capability of MHz-PIV,which significantly reduces the technology's dependence on camera performance.This approach offers a refined measurement technique with high spatiotemporal resolution for transonic experiments.

鲁鑫涛;赵航;佘文轩;涂晗;高琪;魏润杰;张放;陈爽

浙江大学 航空航天学院,杭州 310027浙江大学 航空航天学院,杭州 310027浙江大学 航空航天学院,杭州 310027武汉工程大学 机电工程学院,武汉 430205||浙江大学 航空航天学院,杭州 310027浙江大学 航空航天学院,杭州 310027北京立方天地科技发展有限责任公司,北京 100083北京镭宝激光技术有限公司,北京 102209中国空气动力研究与发展中心 设备设计与测试技术研究所,绵阳 621000

数理科学

跨声速粒子图像测速技术时空分辨率图像处理湍流功率谱

transonicparticle image velocimetryspatiotemporal resolutionimage processingturbulent power spectrum

《实验流体力学》 2026 (2)

40-49,10

国家重点研发计划资助项目(2020YFA0405700)

10.11729/syltlx20230144

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