MHz高速PIV实验技术研究

作     者：鲁鑫涛 赵航 佘文轩 涂晗 高琪 魏润杰 张放 陈爽 

作者机构：中国空气动力研究与发展中心设备设计与测试技术研究所 浙江大学航空航天学院 北京立方天地科技发展有限责任公司 北京镭宝激光技术有限公司 武汉工程大学机电工程学院 

出 版 物：《实验流体力学》 (Journal of Experiments in Fluid Mechanics)

年 卷 期：2024年

核心收录：

学科分类：080704[工学-流体机械及工程] 080103[工学-流体力学] 08[工学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 080203[工学-机械设计及理论] 0802[工学-机械工程] 0801[工学-力学（可授工学、理学学位）] 

基　　金：国家重点研发计划资助项目(2020YFA0405700) 

主　　题：跨声速 粒子图像测速技术 时空分辨率 图像处理 湍流功率谱 

摘      要：跨声速流动因为其复杂的非定常流动特性，一直是实验研究中的一大难题。为了能较好地解析亚跨超声速流动中的小时间尺度流动，本文研究了MHz频率的粒子图像测速技术（Particle Image Velocimetry, PIV）。在实验测量的跨声速射流场中，利用5台高速相机对同一测量区域进行交替快速拍摄，得到超高时间分辨率的粒子图像数据。通过图像处理技术完成了图像的光学畸变修正和公共区域识别。应用Ensemble Correlation互相关算法，基于速度场结果，完成了可压缩湍流场的能谱解析。实验证明了MHz–PIV的高频采样能力，极大地减小了高频采样技术对相机性能的依赖性，为跨声速实验提供了一种具有高时空分辨率的精细测量技术。