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不同地形条件下微灌系统的计算机仿真研究

农业工程学报 2005年第1期21卷 191-192页

作者：王昊利王元西安交通大学生态环境与现代农业工程中心西安710049

不同地形条件下微灌系统的设计一直是广受关注的问题,该文研究并开发了适应不同地形条件下微灌系统的计算机仿真程序。利用曲面生成方法及实测标高数据获得地貌图形,输入管网位置参数进行管线布置的设计并计算管线各点标高,在此基础上... 详细信息

不同地形条件下微灌系统的设计一直是广受关注的问题,该文研究并开发了适应不同地形条件下微灌系统的计算机仿真程序。利用曲面生成方法及实测标高数据获得地貌图形,输入管网位置参数进行管线布置的设计并计算管线各点标高,在此基础上计算机自动完成微灌管网参数和水力平衡计算。为了验证程序的可靠性,对一个已有设计的平坦地块果园滴灌系统进行了模拟和计算,模拟结果与原设计吻合良好。给出了一个复杂地貌条件下微灌管网沿地势变化的仿真设计实例,水力分析表明系统所需水头以及管网节点的压力调节范围均大于对平坦地块的要求。

关键词：地形条件管网系统计算机仿真

滑移流条件下纳米粒子布朗运动的Stokes-Einstein扩散关系

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西安交通大学学报 2008年第9期42卷 1156-1159,1164页

作者：王昊利中国计量学院计量测试工程分院杭州310018

采用低雷诺数流理论中的奇点叠加法对做平移和旋转的纳米粒子运动规律进行了研究,推导出了适用于滑移流区域的Stokes阻力和旋转阻力矩公式,并在此基础上建立了平移和旋转运动的Stokes-Einstein扩散关系式.理论分析表明,滑移流条件下粒... 详细信息

采用低雷诺数流理论中的奇点叠加法对做平移和旋转的纳米粒子运动规律进行了研究,推导出了适用于滑移流区域的Stokes阻力和旋转阻力矩公式,并在此基础上建立了平移和旋转运动的Stokes-Einstein扩散关系式.理论分析表明,滑移流条件下粒子运动的阻力和阻力矩小于经典式无滑移理论解,相应的粒子扩散系数高于无滑移问题的解,说明在滑移流条件下粒子扩散能力有所增强,且增强程度与努森数Kn直接相关,其值越大增强效果越显著.推导的关系式适用于描述低浓度无界液体或气体中的粒子运动,可应用于化工、环境、选矿和生物力学等领域.

关键词：纳米粒子滑移流布朗运动扩散关系

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基于三维速度场构建的微流量测量方法研究

仪器仪表学报 2012年第2期33卷 413-420页

作者：韩巍王昊利中国计量学院杭州310018

采用微流体粒子图像测速仪(microscale particle image velocimetry,micro-PIV)对200μm宽、60μm深的长直通道三维速度场进行了非接触定量可视化测量,并在此基础上计算了通道内的微流量。实验采用二维分层速度场测量方法,将通道沿物镜... 详细信息

采用微流体粒子图像测速仪(microscale particle image velocimetry,micro-PIV)对200μm宽、60μm深的长直通道三维速度场进行了非接触定量可视化测量,并在此基础上计算了通道内的微流量。实验采用二维分层速度场测量方法,将通道沿物镜景深方向划分为11个流体层,通过高精度的位移平台实现流体跨层粒子图像采集。分别针对64×64像素和32×32像素2种判读域,采用micro-PIV系综相关算法对流体层二维速度场进行分析,获得三维全场速度分布,在此基础上利用截面速度离散积分原理计算出截面微流量。实验结果表明,基于微流体粒子图像测速仪的三维速度场分析能够实现对微通道流量的精确测量。对于64×64像素判读域,输入流量在2.481～5.788μL/min范围的测量结果精度较高,最大相对误差为3.87%;对于32×32像素判读域,输入流量在3.307～8.269μL/min范围内均有较高测量精度,最大相对误差为3.69%,表明采用32×32像素判读域的流量测量精度总体上优于64×64像素判读域。

关键词：微流量微流体粒子图像测速仪三维速度场

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平板微通道壁面粗糙度对流场影响的摄动分析

西安交通大学学报 2005年第5期39卷 540-543,550页

作者：王昊利王元刘江西安交通大学能源与动力工程学院西安710049

选取相对粗糙度作为小参数建立了平板微通道流动的摄动方程组,采用傅里叶分析结合数值方法进行求解.计算结果表明:影响流场结构的主要因素为相对粗糙度和粗糙曲线的空间波数.当保持波数不变,增加壁面相对粗糙度时,无量纲流函数扰动峰值... 详细信息

选取相对粗糙度作为小参数建立了平板微通道流动的摄动方程组,采用傅里叶分析结合数值方法进行求解.计算结果表明:影响流场结构的主要因素为相对粗糙度和粗糙曲线的空间波数.当保持波数不变,增加壁面相对粗糙度时,无量纲流函数扰动峰值将增大,而流场受扰区域不发生变化;当保持相对粗糙度不变,减小空间波数时,流函数扰动峰值和流场受扰区域都将增大;近壁区流场中存在明显的涡结构,涡结构的出现使得流场内部的黏性耗散作用增强,因此导致相同条件下微通道层流的流动损失高于大尺度流动时的阻力损失.

关键词：摄动分析微通道粗糙元流场结构

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微小通道沿程压力测量方法研究

实验流体力学 2017年第6期31卷 56-61页

作者：王昊利汪兵金陵科技学院机电工程学院南京211169 中国计量大学杭州310018

设计并搭建了一套微小通道沿程压力的测量系统,包括PMMA通道和压力方腔、微应变传感器及多通道应变仪等。利用注射泵的推进方法提供微通道静压,采用FCO510型高精度微差压计的测量值作为标准压力,通过多通道应变仪测量微通道方腔中各个... 详细信息

设计并搭建了一套微小通道沿程压力的测量系统,包括PMMA通道和压力方腔、微应变传感器及多通道应变仪等。利用注射泵的推进方法提供微通道静压,采用FCO510型高精度微差压计的测量值作为标准压力,通过多通道应变仪测量微通道方腔中各个应变片的应变值,从而建立标准压力和应变之间的标定函数。分别对3种微压芯片在80、70、60及50mL/min等4种不同流量下的压力分布进行了测量,压力分布具有良好的线性规律。不确定度分析表明压力误差的相对扩展不确定度范围为0.15%~6.82%,测量结果的有效性和可靠性较高。

关键词：微小通道沿程压力应变测量不确定度

微通道内流的微尺度粒子图像测速技术实验研究

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西安交通大学学报 2007年第11期41卷 1355-1359页

作者：王昊利王元邢丽燕西安交通大学能源与动力工程学院

采用微流动粒子图像测速技术Micro-PIV对0.4-0.8 mm的方形截面微通道流场进行了研究.实验选取3μm的荧光染色微球作为示踪粒子,使用532 nm激光、12位灰阶电荷耦合器件（CCD）相机及10倍显微物镜得到粒子图像.通过背景噪声处理技术提高... 详细信息

采用微流动粒子图像测速技术Micro-PIV对0.4-0.8 mm的方形截面微通道流场进行了研究.实验选取3μm的荧光染色微球作为示踪粒子,使用532 nm激光、12位灰阶电荷耦合器件（CCD）相机及10倍显微物镜得到粒子图像.通过背景噪声处理技术提高了图像信噪比,并采用系综相关及回归算法得到了微通道截面的速度分布,测量的空间分辨率达到23.68μm×23.68μm×15.64μm.为了消除壁面随机粗糙分布的影响,采用沿流向进行空间平均方法得到了充分发展的方形截面微通道速度分布.将测量结果与方形截面理论幂函数速度廓线进行比较发现：微通道近壁区流场受到扰动的强弱和流道尺寸直接相关,除近壁区外的大部分区域速度分布与矩形截面流道理论速度分布符合良好.

关键词： Micro-PIV技术微通道速度分布

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基于粒子图像叠加方法的微柱群绕流流场测量

实验流体力学 2016年第6期30卷 59-65页

作者：王昊利徐明金陵科技学院机电工程学院南京211169 中国计量学院杭州310018

分析了相关深度对Micro-PIV速度场测量的影响,说明采用低密度粒子图像叠加技术能够有效减小相关深度,提高速度测量的准确性。将该方法应用于微柱群绕流流场的分层测量,雷诺数分别取0.8~3.6,在此基础上计算了空间平均速度。将分层速度场... 详细信息

分析了相关深度对Micro-PIV速度场测量的影响,说明采用低密度粒子图像叠加技术能够有效减小相关深度,提高速度测量的准确性。将该方法应用于微柱群绕流流场的分层测量,雷诺数分别取0.8~3.6,在此基础上计算了空间平均速度。将分层速度场和平均速度廓线与采用平均相关技术获得的结果进行了比较。结果表明,采用低密度粒子图像叠加方法获得的全场绕流速度分布更为合理,通道底部和顶部近壁区的平均＂伪滑移速度＂分别减小了22.7%和17.2%,通道中心平均速度峰值增加了5.2%。

关键词：显微粒子图像测速技术图像叠加法微柱群绕流分层测量

基于低密度粒子图像叠加的Micro-PIV速度场测量

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实验流体力学 2013年第2期27卷 106-112页

作者：徐明王昊利中国计量学院流体检测与仿真研究所杭州310018

提出了一种基于低密度粒子图像的微流体粒子图像全场测速技术。经过背景噪声去除、阈值过滤、图像增强等图像预处理过程,获得了高质量的低密度荧光示踪粒子图像。对100对图像进行图像叠加处理,得到了满足互相关算法求解二维速度场的高... 详细信息

提出了一种基于低密度粒子图像的微流体粒子图像全场测速技术。经过背景噪声去除、阈值过滤、图像增强等图像预处理过程,获得了高质量的低密度荧光示踪粒子图像。对100对图像进行图像叠加处理,得到了满足互相关算法求解二维速度场的高密度叠加粒子图像。针对宽度为250μm,深60μm的长直微通道开展了覆盖全场不同流体层平面的二维速度测量,并利用多个流体平面的二维速度场实现了微通道内全场速度的构建。研究结果表明:由于图像叠加法去除了像径大但灰度低的背景粒子图像,采用互相关分析能够准确获得分层二维速度场,所构建的全场速度场正确反映了长直微通道内流流场特征。

关键词：低密度粒子图像微流体粒子图像测速技术图像叠加速度场测量

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微通道水流量的显微可视化测量

计量学报 2009年第1期30卷 25-28页

作者：王昊利王元中国计量学院计量测试工程分院浙江杭州310018 西安交通大学能源与动力工程学院陕西西安710049

采用显微粒子图像测速技术（M icro-PIV）获取全场速度分布的基础上测量了水力直径为0.4 mm的长直微通道内的水流量。实验采用532 nm波长的双脉冲激光对粒径为3μm的荧光粒子进行照明，通过在电荷耦合器件（CCD）相机前加装10倍显微物... 详细信息

采用显微粒子图像测速技术（M icro-PIV）获取全场速度分布的基础上测量了水力直径为0.4 mm的长直微通道内的水流量。实验采用532 nm波长的双脉冲激光对粒径为3μm的荧光粒子进行照明，通过在电荷耦合器件（CCD）相机前加装10倍显微物镜，获取具有较高空间分辨率的粒子运动图像。利用位移求解算法得到雷诺数分别为100和200时的通道中位面的速度场分布。结果表明，除近壁区外，通道内中位面速度分布与方形截面理论速度廓线一致。由此利用方形通道的层流解析表达式获得不同位置处的截面流量的离散分布值，对其求算数平均获得通道水流量。

关键词：计量学微通道微流量显微粒子图像测速技术速度场