隔离段内激波位置对TDLAS测量结果影响规律研究

可调谐半导体激光吸收光谱技术(TDLAS)可以实现流场多组分、多参数的测量,具有其极强的环境适应性,可以用于超燃冲压发动机流场测量。为了研究超燃冲压发动机流场中激波对TDLAS测量的影响,利用计算流体力学方法(CFD)模拟了四种马赫数条件下的斜坡流场分布,采用双谱线测温法获得垂直于流道方向每条光线的平均温度。分析了温度测量结果与激波分布的关系,给出了TDLAS光学探头测量位置的建议。本文得到的结论对TDLAS工程应用和测量结果分析具有重要的参考意义。     

电磁流量计电极粗糙度对测量结果的影响研究

用于高雷诺数流体测量的电磁流量计,其传感器测量电极的表面粗糙度将会对电极附近的流场产生影响。根据电磁流量传感器的权重函数理论可知,电极附近流场的变化将极大的影响电磁流量计的测量信号,导致测量结果产生误差。该文提出了一种使电磁流量传感器测量电极的表面粗糙度不影响流场的方法,首先应用CFD方法分析了测量电极粗糙度对流场的影响,然后用权重函数理论分析了测量误差产生的原因,提出了对电磁流量传感器的结构改造方案,最后通过流场仿真验证了改造方案的可行性。结果表明,该文提出的方法可以很好的解决测量电极表面粗糙度造成的测量误差问题。     

旋转单斜丝热线测量叶轮机出口流场

结合热线测量的一般方法及周期性采样平均技术，推导出旋转单丝斜探头测量叶轮机出口周期性三维流场的方法，借助于Matlab的程序实现非线性L-M最小二乘法求解三维速度平均量。采用上述方法成功测量了T35轴流通风机出口周期性三维流场。     

基于TDLAS的高温光谱参数测量方法研究

准确测量流场温度有助于了解燃烧机理,提高燃烧效率。论文提出了一种基于可调谐半导体激光吸收光谱(TDLAS)的流场检测方法,通过特定组份对激光的吸收精确测量流场温度、组分浓度等信息,可以用于燃烧场分析,实现发动机性能评价等。设计了测量平台,以常见的水分子吸收谱线为研究对象,对测量方法进行了验证。针对目前TDLAS在测量高温时没有精确的光谱参数支撑这一主要问题,改进了现有的测量设备,提高了可测量温度范围,为TDLAS分析高温流场提供了理论基础。     

PDA和PIV在旋转叶轮测量中的周向定位

分析讨论了PDA和PIV测量系统在旋转叶轮测量中的周向定位的方法，为PDA和PIV更好地应用于旋转叶轮内部流场的测量提出了建议。     

离心泵内部流场测量系统设计及测量方法研究

离心泵是工业生产过程中的重要设备.离心泵内部流场的测量对优化泵的结构,提高泵的效率,减小泵工作时产生的噪声具有重要的意义.设计、构建了一套多功能离心泵性能试验台,该试验台能够满足泵内非定常流动非接触测量和离心泵外特性测量的需要.介绍了离心泵特性测定的方法和步骤,探讨了应用PIV(Particle Image Velocimetry)测量离心泵内部流场的关键技术及其主要试验参数的确定方法.     

PIV测量用模型泵的设计及测量中的误差分析

PIV(Particle Image Velocimetry)是进行离心泵内部流场研究的重要手段.为了研究离心泵内部流动情况,在参考现有离心泵结构的基础上,设计了一台PIV测量用有机玻璃模型泵,并对模型泵的可拍摄性能和水力性能进行了分析,表明模型泵适用于PIV测量,且水力性能满足要求.同时,介绍了模型泵、片光和CCD相机的布置及流场拍摄方法,分析了利用PIV测量离心泵内部流场过程中的主要误差:系统误差、示踪粒子跟随性导致的误差和光折射导致的误差,并对减小或消除误差的方法进行了探讨.     

液压元件典型激振流场控制理论与方法的研究

本项目主要研究了液压控制元件节流槽噪声特性、噪声评价方法,为液压元件噪声控制及优化设计提供了新思路和方 法,主要成果如下。 (1)提出了阀套移动式压力分布测量方法,建立了包括阀套移动式液压阀压力分布测量、噪声测量和流动气穴显示系统, 压力分布实测结果与流场仿真结果吻合良好,这种压力分布测量方法对于高压、高速、小尺寸复杂流场具有普适性。 (2)通过对非全周开口滑阀液动力流场解析及试验测量,发理滑阀稳态液动力在流动方向变化时,液动力大小和方向都 会发生变化,并通过理论分析证明了这种现象,为控制液动力提供了新的方法及思路。     

河流水面成像测速研究进展

大尺度粒子图像测速(LSPIV)是一种用于测量大面积(数百平方米)水体表面流速的非接触式全场流速测量技术。不仅可用于常规条件下明渠紊动特性和时均特性的研究,更具有极端条件下河道水流监测的应用潜力。然而受复杂现场环境的影响,该技术在天然河流的应用中面临着诸多挑战。从水流示踪方式、流场图像采集、水面目标增强、运动矢量估计、时均流场重建、水面流场定标及不确定度评估七个方面综述了国内外对河流水面成像测速(RSIV)方法的研究进展。通过对现有方法的总结和讨论,提出改进技术方法的研究需求,以使其成为水动力学和水文学中有力的测量工具。     

DPIV技术及其在流场测量中的应用

本文对流动显示技术和全流场测量技术作了简单介绍,重点介绍了数字 粒子图像测试技术DPIV（Digial Particle Image Velocimetry）及其在流场测量中的应用,并给出矩形腔内流场的测试结果,指出DPIV技术是流场可视化测试中的重要发展趋势之一。     

离心叶轮机械有叶扩压器内部流动的PIV测量

以离心风机为研究对象,设计构建了用于内部流场激光测量的离心风机试验台,离心风机全部由透明度较高的材料制成。对PIV技术测量叶轮机械内部流动的应用进行了探索和实践,合理设置系统光路,优化筛选PIV示踪粒子和PIV双曝光时间间隔,最后采用PIV测量技术详细测量了某一运行工况下有叶扩压器的内部流场,给出了有叶扩压器不同轴向位置处流场的试验测量结果,并简要讨论了有叶扩压器的内部流动。     

节流阀口噪声特性及控制方法研究

该文结合频谱测量与流场可视化方法,研究了节流阀口空化噪声的基本特性和提出了采用阶梯型阀口二级分压原理来控制相应噪声的方法。     

交叉标记显示的羟基标记速度矢量测量

针对流场二维速度矢量分布测量的需求,提出了利用交叉标记显示的光路设置实现羟基分子标记示踪速度矢量的方法。该技术中通过将标记激光束和显示激光片交叉布置,在激光片平面内形成交叉标记点用于流场示踪。与传统的交叉网格实现速度矢量测量的方式相比,该方法简化了实验光路,有利于在恶劣环境中的应用,并且得到的标记为近似圆点,标记位置的识别更加方便。通过对交叉标记显示产生的标记点图像的位置进行模拟识别运算,获得了影响标记点位置识别精度的因素和规律。利用单标记点实验设置,获得了射流火焰流场速度矢量及其浮动值,结果显示在存在火焰OH背景干扰的情况下,速度测量不确定度小于2.2m/s;利用柱面透镜阵列,实现了3×20个标记点的速度矢量分布测量。研究结果表明了交叉标记显示方法进行分子标记速度测量的可行性。     

实验用离心泵叶轮内流场的PIV测量

离心泵叶轮内流场的流动规律直接影响泵的扬程、效率等外特性指标,利用PIV测试技术可以在不干扰流场的情况下,进行高精度的测量。在实验中,使用PIV测量技术测量了离心泵内部流场,得到了离心泵内的速度分布,初步掌握了离心泵在不同工作条件下内部的流动特性。     

基于快速多帧PIV方法的超声速自由射流流动结构研究

针对超声速流场速度场难以测量的特点,搭建了一套具有高时空分辨率的快速多帧PIV测量系统,对压比为5的超声速欠膨胀自由射流流场进行了测量,PIV速度场结果分别与国外的实验结果和数值模拟结果进行对比,验证了本PIV系统的良好性能。结合速度场分布图像对超声速自由射流的流场结构进行了分析,并基于速度场分布获得了涡量场分布等信息。实验结果表明,涡量场中存在两条环状涡量分布区,将自由射流的下游流场分割为三块速度、温度等参数沿径向分布规律显著不同的区域。     

小型矿用液动瓦斯吹排风机

介绍了一种由乳化液马达驱动的新型矿用瓦斯吹排风机,其独特的结构能更安全有效地吹排工作面上隅角积聚的瓦斯.通过流场测量和数值方法模拟了不同动叶安装角下风机的内部流场,为风机的进一步改良提出了建议.     

周期性脉动流对涡街流量计的影响及解决方法

涡街流量计易受到由管道振动和流场扰动引起的噪声干扰，现场的测量精度得不到保证。文中分析了周期性脉动流对涡街流量计测量的影响，探讨了在脉动流干扰下出现的锁定现象，提出自适应陷波和解调方法相结合的方法，以提高涡街流量计的测量精度，并给出判断锁定现象的准则。     

超燃发动机流场组分浓度的在线测量

为了正确评价超燃发动机试验状态,采用自发拉曼散射技术在线测量了超燃发动机流场的主要组分。基于发动机试验条件和发动机与光学诊断技术的接口,建立了用于发动机流场组分测量的自发拉曼散射实验系统;测量了多车次发动机试验过程中流场主要组分的拉曼光谱;最后,通过光谱计算获得了流场主要组分浓度信息并重点分析了来流氧气含量及其变化情况。实验显示:发动机试验中,部分车次试验补氧后的来流中氧气的最大含量达到了30%,最小含量为18%,说明发动机试验过程中,对补氧量的控制精确和稳定性还有待提高。结果表明:采用自发拉曼散射技术可以较好地完成来流主要组分浓度测量工作,测量结果可用于发动机试验数据的分析及来流补氧控制方式和控制精度的改进。     

压气机平面叶栅内流场PIV试验研究

应用PIV内流测试技术对某高亚音速叶栅速度场进行了测量,得到了叶栅内流通道的流场结构。试验得到了多种来流工况下试验叶栅槽道50%叶高处的速度流场结构图像,对试验数据的初步分析可以看出试验结果符合所测工况下的流动规律。通过对实验方案的改进,应用PIV测试技术测量了平面叶栅附面层流场,捕捉到了叶片吸力面尾缘附面层分离随来流工况变化,。结果表明:PIV测量结果可以为验证数值模拟叶栅通道流场提供可靠的数据,并为叶栅设计的改进优化提供指导和依据。     

瞬态流场定量测量中平面激光诱导荧光图像的降噪

研究并评价了单幅荧光图像的降噪方法,以便真实、有效地获得用于瞬态流场测量的荧光图像的流场参数.分析了单幅荧光图像中的噪声来源,根据对双线测温信息提取的影响程度,确定米散射强噪声作为主要的滤波对象.分析了不同数字滤波方法的适用范围,并对丙酮荧光显示的流场图像进行了降噪处理.通过检查荧光图像与滤波处理图像的差值图像中含有荧光图像结构信息的程度评价了降噪效果.比较表明,形态学开运算图像重构滤波方法对荧光图像中米散射强噪声去除效果较好,并可较好地保护图像中原有荧光信息的细节.采用形态学开运算图像重构滤波方法对Q2(11)线与P1(7)线激励甲烷/空气预混火焰获得的荧光图像进行处理,得到了较为平滑的二维温度分布,测量温度在2 000 K左右.结果表明,形态学滤波方法在瞬态流场定量测量的PLIF图像降噪处理方面具有一定的应用潜力.