| 高分辨率粒子示踪测速技术在光滑明渠紊流黏性底层测量中的应用 |
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| 引用本文： | 钟强,王兴奎,苗蔚,李丹勋.高分辨率粒子示踪测速技术在光滑明渠紊流黏性底层测量中的应用[J].水利学报,2014,45(5). |
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| 作者姓名： | 钟强 王兴奎 苗蔚 李丹勋 |
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| 作者单位： | 清华大学水沙科学与水利水电工程国家重点实验室，北京100084;清华大学水沙科学与水利水电工程国家重点实验室，北京100084;清华大学水沙科学与水利水电工程国家重点实验室，北京100084;清华大学水沙科学与水利水电工程国家重点实验室，北京100084 |
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| 摘 要： | 在光滑明渠紊动水流的研究中,黏性底层具有重要的作用,壁面剪切应力与涡量均源于此流区。由于充分发展明渠紊流的黏性底层的物理尺度在0.1 mm量级,常规方法难以实际测量该区内的速度分布。本文构建了测量黏性底层的高分辨率HR-PTV与测量全流区的普通PIV的耦合测量系统,对光滑明渠紊流黏性底层的流动特性进行了研究。HR-PTV系统采用阈值递增法、灰度截断、椭圆度与充实度指标等方法进行图像处理得到清晰的粒子图像;使用匹配几率法对粒子坐标进行匹配,计算粒子速度。得到了明渠紊流黏性底层(0.3 mm以内)的平均流速、紊动强度、偏态系数和峰度系数的垂线分布。从拟合的平均流速分布得出摩阻流速u*,结果与牛顿流体本构方程一致;黏性底层与全流区的时均流速、紊动强度和雷诺应力均能用拟合所得的u*合理无量纲化,并能光滑连接,表明由此得出的u*适用于全流区。将明渠紊流的各种分布与封闭槽道流DNS数据进行对比,验证了HR-PTV在黏性底层所得各阶速度矩的准确性。
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| 关 键 词： | HR-PTV 黏性底层 流速分布 偏态 峰度 |
High resolution PTV system and its application in the measurement in viscous sub layer in smooth open channel flow |
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| ZHONG Qiang,WANG Xing-kui,MIAO Wei and LI Dan-xun.High resolution PTV system and its application in the measurement in viscous sub layer in smooth open channel flow[J].Journal of Hydraulic Engineering,2014,45(5). |
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| Authors: | ZHONG Qiang WANG Xing-kui MIAO Wei and LI Dan-xun |
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