改进piv技术在测量搅拌槽内流场中的应用

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1、Seediscussions,stats,andauthorprofilesforthispublicationat:https://www.researchgate.net/publication/294740321ApplicationofthemodifiedPIVformeasurementofflowfieldinstirredtankArticle·February2002CITATIONREADS1113authors,including:YuyunBaoBeijingUniversityofChemicalTechn

2、ology68PUBLICATIONS488CITATIONSSEEPROFILESomeoftheauthorsofthispublicationarealsoworkingontheserelatedprojects:NationalNaturalScienceFoundationViewprojectAllcontentfollowingthispagewasuploadedbyYuyunBaoon20April2017.Theuserhasrequestedenhancementofthedownloadedfile.

3、DOI:10.13543/j.cnki.bhxbzr.2002.01.002第29卷第1期北京化工大学学报Vol.29,No.12002年JOURNALOFBEIJINGUNIVERSITYOFCHEMICALTECHNOLOGY2002改进PIV技术在测量搅拌槽内流场中的应用聂毅强包雨云施力田(北京化工大学化学工程学院,北京100029)摘要:简化了粒子成像测速技术(PIV)的数据采集系统,通过AUTOCAD的二次开发,改进了PIV的图像处理。降低了成本,提高了测量精确度,并使之能适用于大尺寸、流质透明度较差的搅拌槽体系的流

4、场测量。将改进PIV技术应用于搅拌槽内质量分数为0.6%CMC水溶液和清水流动场的测量,粒子图像清晰、数据准确可靠。关键词:PIV技术;搅拌槽;流动场测量;AUTOLISP语言中图分类号:TQ027.2ux(x,y,t)=Δx(x,y,t)/Δt(1)引言uy(x,y,t)=Δy(x,y,t)/Δt(2)搅拌槽内流体流动是一个有限空间内非定态的PIV法测量流场速度的过程分两步。第一步,复杂过程,影响因素多,理论分析难度大,因此,实验照相采样(如图1所示)。在被测量的流体介质中加测量是取得有关搅拌槽内流场的详尽信息的重要手入适当

5、示踪粒子,调节高强度脉冲片光源,使其通过段。被测量平面,并根据预先估计的流体流动速度,确定目前先进的流速测量技术主要有激光多普勒测三次脉冲之间的时间间隔,使用成像设备拍摄示踪速技术(LDV,LaserDopplerVelocimetry)和粒子成粒子在脉冲光源三次脉冲所成的图像。第二步,图像测速技术(PIV,ParticleImageVelocimetry)等。像分析。三次脉冲曝光后,照相底片上形成许多粒这些测量方法具有不干扰流场,测量精度高,动态响子像组。完整的粒子像组为一个粒子的三次成像,应快,分辨率高等优点,实现了实时采

6、集分析、显示如果粒子像组中的一个或两个像落在光平面以外,粒子图像、速度矢量图,成为流速测量的首选。但则该像组应舍弃。由于三次脉冲之间时间间隔不LDV技术和商业化的PIV设备只适于测量透明度等,可以利用三个粒子像间的不等距离判断粒子运[1]高的流场,不适于尺寸较大,流质透明度较差的动方向。测量第一和第三个像间的距离并由已知的高分子溶液的流场测量。第一次至第三次曝光间隔,应用(1)和(2)式可计算本文应用改进的PIV方法测量了流体介质为得速度矢量的两个分量。图2为一个示踪粒子自时清水和质量分数为0.6%羧甲基纤维素(CMC)水溶刻

7、t1(即第一个脉冲)到时刻t2(即第三个脉冲)所液,直径为500mm搅拌槽内的流动场,并利用本文成的粒子像的示意图。开发的图像处理软件获取实验数据。1PIV技术实验原理1.1PIV测速原理PIV法通过对示踪物的影像位置的检测,在同一时间间隔内测量流场中多点处示踪粒子的运动速[2]度。测量速度的基本方程为收稿日期:2001-04-12图1粒子成像测速技术示意图基金项目:国家自然科学基金资助项目(29976002);橡塑新Fig.1SchematicofPIVsystem材料合成国家工程研究中心基金资助项目1.2测量精确度评估第一

8、作者:男,1974年生,硕士生示踪粒子密度与粒径会影响其跟随性能,是决第1期聂毅强等:改进PIV技术在测量搅拌槽内流场中的应用·7·幂律方程为·0.761τ=0.156γ(5)图2图片分析原理图Fig.2Schematicofimageanalysisprinciple定测量