[發明專利]一種近壁面流速測量方法及裝置

有效

• 申請號: 201910585926.4
• 申請日: 2019-07-01
• 公開（公告）號: CN110308302B
• 公開（公告）日: 2020-11-20
• 發明（設計）人: 朱一丁
• 申請（專利權）人: 北京大學
• 主分類號: G01P5/22
• 分類號: G01P5/22
• 代理公司: 北京安信方達知識產權代理有限公司 11262
• 代理人: 蔣冬梅;栗若木

一種近壁面流速測量方法，包括：獲取近壁面隨流體運動的粒子圖像時間序列；將粒子圖像時間序列中的一幀粒子圖像劃分為多個矩形區域，通過橫向平移和橫向剪切變形每一個矩形區域與下一幀粒子圖像進行匹配，獲得所述近壁面的速度分布。本申請提供的近壁面流速測量方法可以支持在測量近壁面流速時，減少速度剪切的影響，提高測量準確性。

技術領域

本文涉及流體力學技術領域，尤指一種近壁面流速測量方法及裝置。

背景技術

粒子圖像測速技術(Particle Image Velocimetry，PIV)是基于識別跟隨流體運動的粒子在圖像上的位移來獲得全流域流速分布(即速度場)的一種測量方法。而PIV算法即是指從粒子圖像中識別出速度場的算法。

在近壁面(即固壁表面)存在一個流動薄層，即邊界層流動，是流體力學研究的一個重點學科，也是與航空、航天、航海、石油等工程運用緊密相關的工程問題。因此，將PIV技術運用在邊界層測量具有重要意義。然而，傳統的PIV算法在處理近壁面圖像時，由于近壁面流動存在巨大的速度剪切會產生極大的誤差，導致運算結果不準確。

發明內容

本申請提供了一種近壁面流速測量方法及裝置，可以支持在測量近壁面流速時，減少速度剪切的影響，提高測量準確性。

一方面，本申請提供了一種近壁面流速測量方法，包括：獲取近壁面隨流體運動的粒子圖像時間序列；將所述粒子圖像時間序列中的一幀粒子圖像劃分為多個矩形區域，通過橫向平移和橫向剪切變形每一個矩形區域與下一幀粒子圖像進行匹配，獲得所述近壁面的速度分布。

另一方面，本申請提供一種近壁面流速測量裝置，包括：獲取模塊，適于獲取近壁面隨流體運動的粒子圖像時間序列；第一處理模塊，適于將所述粒子圖像時間序列中的一幀粒子圖像劃分為多個矩形區域，通過橫向平移和橫向剪切變形每一個矩形區域與下一幀粒子圖像進行匹配，獲得所述近壁面的速度分布。

另一方面，本申請提供一種計算機可讀存儲介質，存儲有計算機程序，所述計算機程序被執行時實現上述近壁面流速測量方法的步驟。

在本申請中，獲取近壁面隨流體運動的粒子圖像時間序列；將粒子圖像時間序列中的一幀粒子圖像劃分為多個矩形區域，通過橫向平移和橫向剪切變形每一個矩形區域與下一幀粒子圖像進行匹配，獲得近壁面的速度分布。如此一來，本申請針對近壁面圖像可以直接獲得速度分布，而且可以基本消除近壁面存在的巨大的速度剪切對近壁面流速測量的影響。

本申請的其它特征和優點將在隨后的說明書中闡述，并且，部分地從說明書中變得顯而易見，或者通過實施本申請而了解。本申請的其他優點可通過在說明書、權利要求書以及附圖中所描述的方案來實現和獲得。

附圖說明

附圖用來提供對本申請技術方案的理解，并且構成說明書的一部分，與本申請的實施例一起用于解釋本申請的技術方案，并不構成對本申請技術方案的限制。

圖1為本申請實施例提供的近壁面流速測量方法的示意圖；

圖2為本申請實施例中的一幀粒子圖像的示例圖；

圖3為本申請實施例中剪切模板的處理示意圖；

圖4為本申請實施例中剪切模板得到的圖像相關值的一種示例圖；

圖5為本申請實施例中獲得的近壁面的速度分布的一種示例圖；

圖6為本申請實施例的近壁面流速測量方法與傳統算法的對比示意圖；

圖7為本申請實施例的近壁面流速測量方法的實驗驗證示意圖；

圖8為本申請實施例提供的一種近壁面流速測量裝置的示意圖。

具體實施方式