PIV的基本原理和模型流场测量PIV,为荧光粒子图像测速技术,即用一个平面脉冲片光源照亮一个放有示踪粒子的流场,形成一可见流动平面,用垂直于该平面的摄影机或CCD摄影机拍摄各个脉冲时刻流场中粒子的位置图,随后输入计算机进行图像处理。计算机通过统计分析或粒子跟踪得到粒子位移信息,并根据脉冲时间间隔得到粒子速度。只要保证粒子足够小并且密度适中,其速度就能基本代表该点的流场速度。根据自来水九厂的吸水池实际尺寸并结合试验室的装置条件,笔者设计制作了比例为1∶100的吸水池模型<4>。试验装置系统。
试验装置各部分说明:1)吸水池:5mm厚有机玻璃制作,可保证良好的透光性;2)泵吸入管:0.2mm厚透明薄塑料制作;3)台架:吸水池装在台架上可在x,y,z3个方向移动;4)潜水泵:潜水泵将蓄水池的水抽送至高位水箱,并保证水箱中水位恒定,这样试验过程中整个系统水流即为稳定流;5)集水装置:吸水池流出的水流入集水装置,再输送至蓄水池。
试验过程说明:1)打开潜水电泵,抽送水至蓄水池溢流水位;2)调节管路阀门和进水管上的阀门开度,保证吸水池的预定水位不变,然后固定阀门开度,使得通过阀门的流量为计算流量;3)打开同步器、激光控制器和计算机;4)调整台架上的位移装置,使得片光源照射到的平面为要测定的截面;5)调整CCD摄影机位置至要测定的截面;6)调节CCD摄影机镜头、片光源强度以及时间间隔等,使得计算机上流动图像清晰;7)采集图像,进行图像处理,生成速度图。
测试截面说明:1)沿y轴移动片光源,在xOz平面调整摄像机测量不同吸入管在y方向截面的流态;2)沿z轴移动片光源,在xOy平面调整摄像机测量不同吸入管在z方向截面的流态;3)沿x轴移动片光源,在yOz平面调整摄像机测量不同吸入管在x方向截面的流态。测量截面示意图4流场测量结果和分析试验得到沿水泵吸入管入口及吸水池边壁面等各试验截面x,y,z方向的速度流线图。