MicroPIV技术及应用.pptVIP

优秀精品课件文档资料 Micro-PIV技术及应用 姓名：曹 阳 导师：李凤臣 2010.5.22 目前可用于微尺度流场的测试技术： Micro-LDV X射线微图像技术 分子标记测试技术(MTV) Micro-PIV 其中，micro-PIV分辨率和测量精度最高，可达单个微米量级 Micro-PIV与传统PIV的区别： 获取图像方式不同：必须采用显微观测技术 光照明方式不同：采用体照明方式 示踪粒子要求高：大小要合适，波长要与照明波长匹配 图像处理算法：由于采用体照明，图像中会有较大的背景噪音 Micro-PIV原理示意图： 示踪粒子的选择： 粒径一般数百纳米到几个微米，受布朗运动影响较大，采用对多次测量结果取平均的方法来减小误差。 为了更好的成像，示踪粒子表面涂有一层荧光物质，其激发光波长要与照明光源波长匹配。 体照明方式： 原因： 由于微尺度结构加工原因，光路限制在一个方向上。 测量平面仅有几个微米，片光源不易与之重合。 两种照明方式的比较： 图像处理技术： 1平均相关技术： 在寻找相关峰值之前，在每个测量点处对相关函数进行系踪平均，用平均的相关函数计算速度场。 2背景噪音消除: 随即噪音可通过平均相关法消除，但对于位置不变的噪音，如壁面反射光，玻璃上的污物等，上述方法会失效。 因此需要将背景噪音的灰度值设定为最小值，用图像的灰度值减去最小灰度值达到消除这种背景噪音的目的，这种方法称为数字滤波器。 计算速度场的中心差分判读技术 传统PIV采用向前差分格式，即计算t时刻的速度，用t和t+dt时刻粒子图像。当流场中速度梯度过大或流道有较大的弯曲时有较大误差 中心差分格式，计算t时刻的速度，用t-0.5dt和t+0.5dt的粒子图像将第一个判读域和第二个判读域分别向前向后平移半个粒子图像位移量。具有二阶精度，可以提高计算精度，也可以用在普通PIV上。 Micro-PIV测温技术： 利用布朗运动强弱与流体温度有关这一物理现象，Olsen和Adrian于2000年提出可以用由粒子布朗运动带来的相关函数 峰值扩散来测量温度。 微喷管流动测量 微尺度超音速喷管在发展小尺度航空航天器上起到很重要的作用。对高速微尺度流动进行micro-PIV测量困难是： 1）流场空间分辨率为几个微米量级 2）时间分辨率为几十纳秒量级 3）喷管中的特征加速度比重力加速度提高百万倍量级 Micro-PIV测量微尺度湍流涡结构 Micro-PIV技术研究展望 潜在应用领域很广泛：从定常低速流动向微尺度非定常高速流动领域发展，由于其高分辨率为微尺度湍流结构研究提供了条件。 微尺度流场温度测量的有效方法，且对流场基本无干扰。 和微尺度流场数值模拟手段相结合，可以验证数学模型的准确性，有助于数学模型的改进，逐步构建微尺度流体动力学理论体系。 The End Thanks for your attention!