基于OpenCV实现金字塔光流法对表面流场的计算

本文基于OpenCV视觉函数库和 VisualStudio2010 平台,采用 C++编程语言开发了基于金字塔光流法的 PTV(Particle Track Velocimetry)表面流场测量程序。程序计算结果显示:基于金字塔光流法实现 PTV 技术,需要在金字塔光流法对示踪粒子角点跟踪匹配的基础上进一步实现示踪粒子的质心匹配,该过程可使金字塔光流法准确、合理地应用于 PTV 技术,实现对示踪粒子运动速度的正确计算,同时还可剔除掉金字塔光流法对非匹配关系的角点产生的错误匹配。     

基于回归分析的表面流场粒子匹配算法

针对表面流速图像测试中高浓度粒子条件下测量误差大的问题,改进了最邻近匹配算法,提出基于回归分析的表面流场粒子匹配算法,即多帧回归粒子匹配算法。该算法综合粒子距离、运动轨迹、运动趋势等因素,应用一元线性回归分析法拟合粒子中心坐标,通过相关系数完成粒子匹配,实现最佳同源粒子追踪。运用多帧回归粒子匹配算法开发了改进型大尺度模型表面流场图像测试系统(ILSPIV),并将ILSPIV应用到八卦洲河工模型,ILSPIV和旋桨流速仪测量的断面垂线平均流速分布形态及数值基本一致,表明多帧回归粒子匹配算法能提升高浓度粒子条件下流速测量精度,更好地满足工程实践研究需求。     

“流场法”在水库渗漏管涌通道探测中的应用

阐述了“流场法”的基本原理及探测数据的分析方法,通过对朝阳县北地水库大坝渗漏入水口的探测实例分析,认为“流场法”针对水库坝后渗漏出水点,可以查明坝体的渗漏进水区域,可为水库除险加固治理提供可靠依据。     

流场法在水库查漏中的应用

阐述了流场法的基本原理，介绍了流场法在几个水库查漏中成功应用的实例．实践证明流场法是一种快速、简单、高效、准确的水库查漏方法，为水库大坝治理制定科学、可靠、经济的处理方案提供了重要的依据。     

表面流场实时测量系统在三门核电厂潮流泥沙物理模型中的应用

大型潮流泥沙物理模型是人们认识和掌握潮汐河口水流泥沙运动规律的重要工具,是研究大型涉水工程对工程水域影响的科学手段.模型试验中的大量信息必须借助各种仪器设备来获取.由于试验经费和仪器性价比等原因,模型水流流速多用旋桨流速仪采集.然而,旋桨流速仪测速只能获取模型中有限点位的流速信息,同时也无法得到水流流向信息,致使大量模型信息无法采用.浙江省水利河口研究院从清华大学引进的表面流场实时测量系统(下称VDMS)通过在三门核电厂潮流泥沙物理模型中的应用,试验成果表明,VDMS可以较为完整准确的记录模型试验中的流场信息,弥补了传统旋桨流速仪的不足,在模型试验中具有较高的使用价值.     

ADCP在浅海复杂流况观测中的应用

复杂流况的观测一直是水文测验中的难题，脚的出现大大改善了这个问题。以舟山册子岛水文测验为例，介绍了ADCP仪定点测流的成功应用。     

伪随机流场法在黔中水利枢纽渗漏调查中的应用

伪随机流场法是探测水流场流向和相对流速的一种地球物理方法,通过间接测量入水口产生微弱电流场,利用电流场的变化规律来分析渗漏场的变化规律,达到查找渗漏通道的目的。文章结合贵州省黔中水利枢纽工程实例,介绍伪随机流场法在黔中水利枢纽左岸渗漏调查中的应用情况。     

流场法在江垭水库坝基渗水来源勘测中的应用

在对江垭水库大坝渗流勘查工作中,采用“流场法”连通实验的结果进行分析表明,渗漏点 (区)渗水与120、114及左岸排水廊道的渗水主要是库水通过坝基裂缝岩体渗漏的。另外,160廊道内几处微渗水是库水通过大坝坝体渗漏的。     

带自由表面的后向台阶起动流的流场模拟

对雷诺数Re=1350带自由表面的后向台阶起动流进行数值模拟,得到其自由表面、再附着长度以及台阶后分离涡涡心位置随时间变化的规律,并进一步讨论了自由表面的波动和台阶后大尺度涡结构的产生、发展及溃灭的过程对再附着长度的影响。     

基于成像的表面位移分析系统关键技术研究及应用

非接触式表面位移测量是一种无损测量技术,在诸多工程领域有着广泛的用途。针对混凝土应力应变测试和河道瞬时全流场测量的应用,详细地描述了数字散斑测量和粒子成像测速这2个典型的基于成像的表面位移分析系统的研发,指出了具有共性的一些关键技术和难点,并提供了对应的解决方法。试验结果证明了本方法的有效性。然而,该方法仍存在较多技术缺失,包括多视角CCD相机的三维测速、多目标全轨迹追踪、不同场景测量数据高精度融合等,需要进行进一步研究。     

悬移质运动中水沙两相流的流场测量技术研究综述

在对近年来流速测量技术的发展历程进行回顾的基础上,着重介绍了激光技术、超声波技术、计算机技术及数字图像处理技术等先进技术在流速测量中的应用及发展,详细分析了悬移质运动中水沙两相流流场测量技术的现状及存在问题,指出综合运用激光诱导荧光技术与粒子跟踪测速技术是实现水沙两相流流场同步测量的一种新途径。     

用分块耦合技术模拟三峡永久船闸反向弧形阀周围的湍流场

本文讨论了如何用分块耦合技术生成网格疏密状况和正交性能较好的网格，并用标准ｋ－ε模式模拟了三峡久船闸反向弧形阀周围的紊流场。激光测试结果表明，计算结果与激光测速值吻合得较好。     

THE 3-D TURBULENT PTV BY USING TWO-MEDIA PHOTOGRAMMETRY

ＴＨＥ３－ＤＴＵＲＢＵＬＥＮＴＰＴＶＢＹＵＳＩＮＧＴＷＯ－ＭＥＤＩＡＰＨＯＴＯＧＲＡＭＭＥＴＲＹＳｕｏＪｉｎ；ＺｈａｎｇＨｏｎｇ－ｍｉｎ；ＷｕＷｅｎ－ｚｈｏｕ（ＴａｉｙｕａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｔａｉｙｕａｎ，Ｓｈａｎｘｉ，...     

一种改进的粒子图像测速混合算法研究

粒子图像测速技术作为一种新的流场测速方法能够在不干扰流场的情况下获得整个流场的速度信息。粒子图像测速技术最关键的步骤在于粒子匹配。针对粒子密度分布不均匀、流场不同等实际情况,提出了混合算法,即结合互相关和松弛算法能够更准确地搜索粒子,进而对粒子进行匹配。对3种匹配算法的匹配概率进行比较分析,发现混合算法能更准确地分析粒子的运动状态,减少错误矢量的产生;另外,对松弛算法进行改进,通过优化筛选加权因子发现改进的松弛算法在运行速度上相比原始算法有了较大提高,匹配率与原始算法基本一致。     

复杂边界水流数学模型的斜对角笛卡尔方法

在水流数值模拟中，对不规则边界的处理一直是人们关心的问题。本文所介绍的斜对角笛卡尔方法是在直角坐标系下发展的一套处理复杂边界的新方法，它具有拟合精度高、处理简单、计算高效等特点，较之传统采用的锯齿法及贴体坐标法有其独特的优点。该方法被应用到福建泉州湾潮流实际计算之中，取得了满意的结果。     

流场实时测量中示踪球性能的研究

在基于颗粒示踪和图像处理方法的流场实时测量中，示踪颗粒的性能对流速测量的精度影响很大。为此，设计了一种半球形带沿的颗粒，其淹没深度较小，可以适用于较浅的水流条件，并通过试验研究了其分散性和跟随性。从试验结果可以看出，这种颗粒在运动过程中基本不会聚积成团，其运动速度达到稳定的时间和水流流速大致成对数曲线关系。示踪球的稳定速度和碎纸屑基本一样，可以认为这种颗粒能代表当地水流的运动速度。     

带自由表面后向台阶流的数值模拟研究

后向台阶流是工程领域中一类常见的流动现象,也是流体力学中复杂剪切流动的一个典型例子。针对自由表面对后向台阶流场的影响,在总结前人研究成果的基础上,本文利用VOF方法追踪自由表面,采用realizable k-ε紊流模型封闭控制方程,建立立面二维数值模型,对带自由表面后向台阶流进行了模拟研究。模拟得到4种特征雷诺数工况下,台阶后纵向流速、紊动能、耗散率、边界压力值和水面流速的沿程分布。模拟结果与原型实验观测结果吻合较好。根据模拟结果,对台阶后流场随特征雷诺数变化的规律以及自由水面对台阶后流场分布、漩涡结构和压力值的影响进行了分析讨论。     

Stochastic simulation of fluid flow in porous media by the complex variable expression method

A stochastic simulation of fluid flow in porous media using a complex variable expression method (SFCM) is presented in this paper. Hydraulic conductivity is considered as a random variable and is then expressed in complex variable form, the real part of which is a deterministic value and the imaginary part is a variable value. The stochastic seepage flow is simulated with the SFCM and is compared with the results calculated with the Monte Carlo stochastic finite element method. In using the Monte Carlo method to simulate the stochastic seepage flow field, the hydraulic conductivity is assumed in three different probability distributions using random sampling method. The obtained seepage flow field is examined through skewness analysis, and the skewed distribution probability density function is given. The head mode value and the head comprehensive standard deviation are used to represent the statistics of calculation results obtained by the Monte Carlo method. The stochastic seepage flow field simulated by the SFCM is confirmed to be similar to that given by the Monte Carlo method from numerical aspects. The range of coefficient of variation of hydraulic conductivity in SFCM is larger than used previously in stochastic seepage flow field simulations, and the computation time is short. The results proved that the SFCM is a convenient calculating method for solving the complex problems.