立方米尺度下的高分辨率三维流场测量
2026-02-28 来源:本站 点击次数:94（论文部分内容摘抄）
我们目前的结果从两个大体积的体积流量实验。其中第一项研究是在低速(最高0.35米/秒)下研究热流，这证明了达到甚至可能超过一立方米体积尺寸的能力和要求。研究表明，使用填充氦的肥皂泡作为示踪剂，结合脉冲LED照明，可以在大体积深度下获得高粒子图像质量。空间和时间上的粒子成像非常均匀，能够使用高粒子图像浓度(高达0.1Ppp)，同时仍然能够使用摇箱粒子跟踪精确重建流体。该实验包括在约为0.45um的体积内对流羽流进行时间分辨体积流测量。0.55米·(550升)通过使用直径为300um的HFSB作为示踪器，并使用大功率、可扩展的白色LED阵列照明测量区域，实现如此大规模的测量所需的光产出。应用摇动-The-Box算法，可以同时跟踪多达275,000个气泡。在规则网格上插值结果显示了大量的流动结构。该装置可以扩展到几立方米的更大体积，基本上只受可用的LED和具有足够的帧速率和像素尺寸的高分辨率相机的数量和功率的限制。
第二个实验展示了通过应用高速成像和先进的LED照明来达到更高流速的可能性，同时仍可在相对较大的体积内进行测量。研究了一次冲击湍流喷流，其体积从13升到47升不等，取决于相机系统的重复率。结果表明，即使在3.9千赫的重复频率和高达17米/秒的流速下，被测试系统也能够提供图像，从而能够可靠和准确地跟踪气泡。
摄像系统：
相机设置包括五个摄像头(广州市元奥仪器有限公司提供的pco.edge 5.5 sCMOS，分辨率为2560×2160像素)。它们以扁平的M型配置排列，相邻相机之间的高度差为15厘米。摄像机被放置在围绕对流室的圆形上，与圆柱形测量体积的垂直中心线有2.25m的距离，从而摄像机通过前窗垂直地看。
可精确重建各维度的粒子位置。相最外侧摄像机的视线角度大于90°，机配备了f=35mm 镜头，孔径设置为F.=11，提供了足够的景深，可以成像直径0.8米的物体。相机旋转90°，因此其FOV的宽度为0.85米，高度为1.1米，以捕捉垂直延伸的圆柱体。
实验装置设在进行对流实验的同一圆柱形室中由喷嘴出口直径为D的风扇产生的空气射流，可变出口击中扁平的丙烯酸玻璃板。在邻近壁的大型测量体积中，根据施加在发生器上的气压，在充满氦气的肥皂泡播种。六台高速摄像机(广州市元奥仪器有限公司提供的pco.dimax型号高速相机)以不同的帧速率记录粒子图像，速率范围从f=1.25kHz到f=3.9kHz，取决于流速。
最后，介绍了对热流和空气中撞击射流的大规模时间分辨体积流量测量。在这两种情况下充满氦气的肥皂泡被用作流动示踪器，并由一组大功率白光LED照明。
德国Excelitas PCO公司的高速相机，具备高分辨率、高感光度、超高速时间间隔的优点，将高速实验过程完美记录，为实验提供强而有力的图像数据支持。
广州市元奥仪器有限公司作为德国Excelitas PCO公司高速摄像机在中国的核心代理商，为客户提供各种高速成像系统解决方案，如对相关产品感到兴趣，欢迎随时联系交流，公司网址：www.gzyaco.com、电话：400-860-2677。
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