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《华中科技大学》 2011年
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基于PIV技术的近壁双圆柱绕流尾迹特性研究

陈波  
【摘要】:圆柱以及圆柱群绕流一直是钝体绕流中的经典问题,许多研究者对其进行了深入的研究。当圆柱或圆柱群靠近壁面的时候,圆柱的尾迹结构,涡脱落频率都会受到显著的影响,其影响程度取决于圆柱与壁面间的距离以及壁面边界层的厚度。由于壁面的影响,圆柱的尾迹结构更为复杂,使得数值模拟以及理论研究受到很大的限制。本文应用PIV技术对靠近壁面的单圆柱、并列双圆柱以及串列双圆柱绕流的尾迹涡结构特征进行了较为系统、详细的实验研究,同时在PIV应用中对PIV图像处理算法的迭代稳定性和算法精度提出了改进的方法。 目前在PIV图片处理算法中主要采用基于互相关的查询算法。为了提高计算精度,当前广泛采用图片变形迭代方法,但是在迭代计算的过程中,会出现计算不稳定的现象,也就是在迭代到一定的次数后计算的结果开始发散。本文从两方面着手提出了一种提高算法精度的方法。首先根据互相关算法的误差变化规律,在变形迭代之前,用一种补偿修正相关值平面的方法来减小误差,得到精度较高的初始迭代值,然后进行变形迭代计算;同时,在迭代的过程中,应用移动最小二乘法对计算得到的矢量场进行平滑处理。该方法有效的提高了算法的精度,并且减少了迭代的次数,从而有效的减少了计算时问。对人工合成图片和在近壁圆柱绕流的PIV实验中获取的图片进行图像处理,验证了算法的有效性。 本文将PIV技术应用到厚边界层下的近壁单圆柱、并列双圆柱以及串列双圆柱绕流的涡结构特征实验研究中,得出了如下结论: 1.对于近壁单圆柱绕流,当圆柱下表面与壁面问的距离(G)与圆柱直径(D)之间的比值G/D≥0.3时开始出现涡脱落,并且尾迹出现一个涡对,该涡对随着G/D的增加逐渐趋于对称。 2.对于近壁并列双圆柱绕流,当两圆柱中心间的距离(T)与圆柱直径的比值T/D≤1.151时,在G/D大于临界值时,流场会出现base-bleed流动模式;当1.302≤T/D≤1.906时,在G/D大于临界值时,流场会出现偏移流模式。由于两个圆柱都完全浸没在边界层里,使得上圆柱表面的来流较强于下圆柱表面来流,因此两圆柱间的问隙流始终偏向于壁面,致使base-bleed流动模式以及偏移流模式中都没有出现无壁面影响时的双稳态现象。 3.对于近壁串列双圆柱绕流,在本文所测T/D范围内(T/D=1.151~1.906),下游圆柱尾迹出现周期性涡脱落的临界G/D值都为0.302,当T/D≤1.302时,出现延伸体流动模式,当T/D≥1.453时出现重新附着模式。 上述研究有助于了解近壁双圆柱尾迹流场的特性,为工程应用的方案设计提供了指导,同时也为数值研究提供了有用的参考数据。
【学位授予单位】:华中科技大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:O351.3

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【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 孙鹤泉,康海贵;DPIV流场测试技术中的数据处理[J];大连理工大学学报;2000年03期
2 熊国清,于起峰;用于实时跟踪的快速匹配算法[J];计算机辅助设计与图形学学报;2002年01期
3 李木国;杜海;崔恒;;粒子图像测速技术中的自适应选窗技术[J];计算机辅助设计与图形学学报;2007年03期
4 杜海;李木国;;粒子测速系统中刚性平移运动假设条件[J];计算机辅助设计与图形学学报;2008年07期
5 姜楠;李悦雷;;圆柱绕流尾迹对壁湍流相干结构影响的实验研究[J];实验流体力学;2007年03期
6 刘向军;张健;林超;;双圆柱绕流特性的模拟研究[J];力学学报;2009年03期
7 吴剑,齐鄂荣,李炜,黄明海,李国亚;应用PIV系统研究横流中近壁水平圆柱绕流旋涡特性[J];水科学进展;2005年05期
8 翁文国,廖光煊,王喜世;基于互相关的DPIV图像诊断方法研究[J];实验力学;1999年03期
9 董守平;三维粒子成像测速(PIV)中粒子像斑定位的透视成像原理、方法及其可确定性讨论[J];实验力学;2000年02期
10 齐鄂荣;李国亚;李炜;吴剑;张昕;;各种间隙比下水平圆柱绕流特性的实验研究[J];实验力学;2006年05期
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 李国亚;有限水深横流中近壁水平圆柱绕流的实验研究[D];武汉大学;2004年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 任学军;;改进型无网格Galerkin法与有限元法的耦合及其应用研究[J];安徽建筑工业学院学报(自然科学版);2010年05期
2 阮晓东;宋向群;YamamotoFujio;;RESEARCH ON THE ALGORITHM OF BINARY IMAGE CROSS-CORRELATION FOR UNSTEADY FLOW FIELD MEASUREMENT[J];Acta Mechanica Sinica;1999年01期
3 翁文国;范维澄;廖光煊;秦俊;;AN IMPROVED CROSS-CORRELATION METHOD FOR(DIGITAL)PARTICLE IMAGE VELOCIMETRY[J];Acta Mechanica Sinica;2001年04期
4 ;Experimental study of vortex-induced vibrations of a cylinder near a rigid plane boundary in steady flow[J];Acta Mechanica Sinica;2009年01期
5 Keivan Kiani;Ali Nikkhoo;Bahman Mehri;;Assessing dynamic response of multispan viscoelastic thin beams under a moving mass via generalized moving least square method[J];Acta Mechanica Sinica;2010年05期
6 刘大刚,王明年;数码摄像技术在隧道位移信息采集中的应用[J];地下空间;2004年03期
7 陈向伟,王龙山,刘庆民,崔治;基于CCD图像的圆度误差测量的研究[J];半导体光电;2004年04期
8 包立君;浦昭邦;唐文彦;;航空接插件线簧孔视觉检测系统的研制[J];半导体光电;2006年03期
9 沈少伟;颜树华;周春雷;李锷;童慧鹏;;基于CCD视觉的螺纹参数自动检测技术研究[J];半导体光电;2007年06期
10 苏中;夏艳;吴细宝;;基于激光双目视觉系统的直径测量[J];半导体光电;2008年01期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 张新洁;谢哲东;;用于精密位移测量的视频引伸计系统的研究[A];第九届全国信息获取与处理学术会议论文集Ⅱ[C];2011年
2 杨楠;董华军;;激光熔覆中金属粉末流的参数检测[A];中国光学学会2010年光学大会论文集[C];2010年
3 朱奎义;;车载式钢轨断面动态测量装置[A];发展重载运输技术适应经济社会建设——铁路重载运输货车暨工务学术研讨会论文集(工务部分)[C];2011年
4 高凌天;刘凯欣;刘颖;;无网格方法在冲击动力学中的应用[A];计算爆炸力学进展[C];2006年
5 姚林泉;王璠;黄娟;;改进广义移动最小二乘近似无网格法及其在平面压电问题中的应用[A];第三届全国压电和声波理论及器件技术研讨会论文集[C];2008年
6 唐志波;谢永和;;船体腐蚀疲劳问题以及数值计算方法研究进展(英文)[A];2007年船舶力学学术会议暨《船舶力学》创刊十周年纪念学术会议论文集[C];2007年
7 杨靓;黄巾;卢强;黄士坦;;基于全息相关系数矩阵的匹配算法[A];第十一届全国信号处理学术年会(CCSP-2003)论文集[C];2003年
8 何平安;郭定一;张明建;万来毅;龚辉;林介帮;;基于图像处理的钢坯侧面形状检测系统[A];2009年全国测绘仪器综合学术年会论文集[C];2009年
9 何平安;郭定一;张明建;万来毅;龚辉;林介帮;;基于图像处理的钢坯侧面形状检测系统[A];中国测绘学会第九次全国会员代表大会暨学会成立50周年纪念大会论文集[C];2009年
10 王保丰;唐歌实;谢剑锋;杜杉杉;邱巍巍;;一种基于计算机视觉的月球车与着陆器相对定位方法[A];中国宇航学会深空探测技术专业委员会第七届学术年会论文集[C];2010年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 郑兴;SPH方法改进研究及其在自由面流动问题中的应用[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 孔凡芝;引线键合视觉检测关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
3 王文标;基于视觉测量的快速再制造成形系统关键技术研究[D];大连海事大学;2010年
4 栗晶;水平槽道气固两相湍流变动的PIV实验研究和直接数值模拟[D];华中科技大学;2010年
5 张祖军;无网格法及其在注塑充填数值分析中的应用[D];华南理工大学;2010年
6 霍旺;石灰石—石膏湿法脱硫过程的吸收、氧化及结晶机理研究[D];浙江大学;2009年
7 王富治;视觉检测的几个关键问题研究[D];电子科技大学;2011年
8 曹建伟;直拉式单晶硅生长炉的关键技术研究[D];浙江大学;2010年
9 易学锋;单反数码相机精密位移测量研究[D];武汉大学;2009年
10 张宁;风沙在防风网遮护区的跃移运动可视化观测[D];大连理工大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 张杨;基于双目立体视觉的CCD测距系统设计[D];长春理工大学;2010年
2 韩亚丽;图像精密测量算法研究[D];郑州大学;2010年
3 杨维洲;基于数学形态学和亚像素提取的图像检测算法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 薛信庆;采用结构光方法实现动态目标的三维轮廓重构[D];大连理工大学;2010年
5 朱萃;基于机器视觉的微小型组件精密测量与装配[D];大连理工大学;2010年
6 吴太广;数字图像相关方法及其应用研究[D];长沙理工大学;2010年
7 王筱;油管螺纹的机器视觉检测及修复方法[D];华东理工大学;2011年
8 邵泉钢;弱透光环境下微构件机器视觉检测关键技术研究[D];浙江大学;2011年
9 赵金余;光刻机浸没单元的流场检测与结构优化[D];浙江大学;2011年
10 李荣果;非接触式平板裂缝天线结构尺寸测量与分析[D];西安电子科技大学;2011年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 熊兴华,陈鹰,钱曾波;一种快速、高精度和稳健的影像匹配算法[J];测绘学报;2005年01期
2 孙鹤泉,康海贵;DPIV流场测试技术中的数据处理[J];大连理工大学学报;2000年03期
3 高潮,曹英,郭永彩;PIV血流场显示测速技术[J];光电工程;2004年08期
4 贺安之,阎大鹏,倪晓武,赖天树;三维温度场的激光全息与干涉层析[J];光学学报;1988年06期
5 董曾南,丁元;光滑壁面明渠均匀紊流水力特性[J];中国科学(A辑 数学 物理学 天文学 技术科学);1989年11期
6 林长圣;近平板圆柱绕流的边界元分析[J];重庆建筑大学学报;2000年06期
7 夏永泉,刘正东,杨静宇;不变矩方法在区域匹配中的应用[J];计算机辅助设计与图形学学报;2005年10期
8 芮挺;丁健;王金岩;张金林;;SVD特征的快速景像匹配方法[J];计算机辅助设计与图形学学报;2006年02期
9 李木国;杜海;崔恒;;粒子图像测速技术中的自适应选窗技术[J];计算机辅助设计与图形学学报;2007年03期
10 马广云,申功;PIV测速技术实验参数分析[J];空气动力学学报;1995年03期
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 黄钰期,邓见,任安禄;黏性非定常圆柱绕流的升阻力研究[J];浙江大学学报(工学版);2003年05期
2 孙鹤泉,康海贵,李广伟;基于图像互相关的PIV技术及其频域实现[J];中国海洋平台;2002年06期
3 张军,赵峰,周连第,徐洁,洪方文;大攻角翼型绕流的流场测试及数值计算[J];中国造船;2000年02期
4 宫武旗,张义云,姜华,毛靖儒;PIV适用于两相流稀相微粒速度场测量的算法探讨[J];水动力学研究与进展A辑;2004年04期
5 阮晓东,范毓润,宋向群,山本富士夫;用流动可视化技术研究混合器内研究简报流场及混合效果[J];化工学报;2000年01期
6 李永,李小明,张波涛,吴玉林,袁辉靖;水泵吸水池内部流动PIV试验的深入分析[J];工程热物理学报;2002年02期
7 洪方文,赵峰,周连第;PIV与BEM相结合的流场研究法(英文)[J];船舶力学;2002年03期
8 王光华,刘宝杰,刘涛,高歌;利用PIV技术对平板湍流边界层的实验研究[J];自然科学进展;1999年S1期
9 靳斌,杨冠玲,何振江,郭永采,谢利利;一种利用示踪粒子群体运动特征的PTV方法[J];光学技术;2000年01期
10 康海贵,翟钢军;输油管线升力的数值模拟与实验研究[J];中国海洋平台;2000年04期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 齐鄂荣;李炜;李国亚;吴剑;张昕;;各种间隙比下水平圆柱绕流旋涡特性的实验研究[A];第七届全国水动力学学术会议暨第十九届全国水动力学研讨会文集(上册)[C];2005年
2 龙双丽;聂宏;詹家礼;;圆柱绕流气动噪声数值模拟[A];第19届全国结构工程学术会议论文集(第Ⅰ册)[C];2010年
3 毕继红;任洪鹏;丁代伟;于会超;;串列双圆柱静止绕流的二维数值仿真分析[A];第20届全国结构工程学术会议论文集(第Ⅰ册)[C];2011年
4 黄苗苗;缪泉明;吴维武;;不同雷诺数的圆柱绕流比较计算与分析[A];第二十三届全国水动力学研讨会暨第十届全国水动力学学术会议文集[C];2011年
5 黄苗苗;缪泉明;吴维武;;不同雷诺数的圆柱绕流比较计算与分析[A];纪念顾懋祥院士海洋工程学术研讨会论文集[C];2011年
6 黄水林;招启军;林永峰;黄建萍;刘平安;;纵列式双旋翼尾迹测量及气动布局影响研究[A];探索 创新 交流(第4集)——第四届中国航空学会青年科技论坛文集[C];2010年
7 姚熊亮;戴绍仕;;均匀流场中串列双圆柱尾流速度的数值模拟[A];第七届全国水动力学学术会议暨第十九届全国水动力学研讨会文集(上册)[C];2005年
8 吴颖昕;张国平;;空泡两相流场PIV测试技术研究[A];第二十三届全国水动力学研讨会暨第十届全国水动力学学术会议文集[C];2011年
9 张冠敏;刘建;田茂诚;;加装矩形翼纵向涡发生器翅片间层流流场PIV实验研究[A];第二十三届全国水动力学研讨会暨第十届全国水动力学学术会议文集[C];2011年
10 王洪平;高琪;王晋军;;单相机三维体视PIV技术[A];北京力学会第18届学术年会论文集[C];2012年
中国重要报纸全文数据库 前9条
1 本报记者 陈飞;厂商细说“三无关”[N];中国电子报;2002年
2 中国包协无菌包装委员会 马明驼;无菌包装的发展趋势与新技术应用[N];中国包装报;2003年
3 赵梅 刘永毅;沈阳办向档案管理现代化迈进[N];中国审计报;2002年
4 王融国;耗能大户眼中的“香饽饽”[N];中国质量报;2007年
5 金克刚 本报记者 刘凤娟;穆棱风电产业快马加鞭[N];黑龙江经济报;2008年
6 鲁惠民;捷克人与啤酒[N];中国文化报;2001年
7 太阳;杭州市场[N];中国计算机报;2001年
8 ;杭州市场[N];中国计算机报;2001年
9 孔凡真;无菌包装技术的发展趋势[N];中国包装报;2010年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 陈波;基于PIV技术的近壁双圆柱绕流尾迹特性研究[D];华中科技大学;2011年
2 张辉;以减阻增升减振为目标的尾流的电磁优化控制[D];南京理工大学;2011年
3 辛晓峰;可压缩绕流的热控制和整体稳定性[D];中国科学技术大学;2010年
4 文键;基于PIV技术的换热器内部场分布特性研究[D];西安交通大学;2006年
5 栗晶;水平槽道气固两相湍流变动的PIV实验研究和直接数值模拟[D];华中科技大学;2010年
6 杨瑞;水平轴风力机尾流结构及空气动力学性能的研究[D];兰州理工大学;2009年
7 周丰;动水环境中射流特性的实验和数值模拟研究[D];大连理工大学;2007年
8 刘兰;气固两相绕方柱流转捩的直接数值模拟研究[D];浙江大学;2007年
9 吴亚东;带尾缘吹气的叶轮机械内部流动和气动噪声问题的研究[D];上海交通大学;2009年
10 张珂;壁湍流标度律及SL标度律相关参数实验研究[D];华中科技大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 丁代伟;圆柱绕流及涡激振动的二维数值模拟[D];天津大学;2010年
2 孟元元;圆柱绕流的数值模拟研究[D];甘肃农业大学;2010年
3 余俊;类仙人掌圆柱绕流的PIV实验研究[D];上海交通大学;2010年
4 黄晖;圆柱尾迹在干扰下脉动空间发展的实验研究[D];东华大学;2012年
5 崔巧玲;固相参数对泵内流动影响的数值模拟与PIV测试[D];浙江理工大学;2012年
6 杨南奇;串列双圆柱绕流噪声数值模拟与实验研究[D];重庆大学;2009年
7 尚宣廷;基于尺度提取的双圆柱绕流空间演化特征的实验研究[D];复旦大学;2010年
8 桑文慧;平行壁面间二维圆柱绕流尾迹演化特性研究[D];中南大学;2011年
9 杜远征;三维圆柱绕流及涡激振动的数值模拟[D];天津大学;2012年
10 张宁;非线性动力学中特征尺度的分析及对双圆柱绕流的研究[D];东华大学;2010年
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