Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Phương pháp khớp khuôn mẫu để cải thiện độ chính xác trong đo vận tốc bằng gán phân tử
Tóm tắt
Trong đo vận tốc gán phân tử 2D (MTV), các thẻ được viết vào dòng chảy chất lỏng bằng lưới laser và được chụp ảnh tại các thời điểm riêng biệt. Những bức ảnh này được phân tích để tính toán các vector dịch chuyển Lagrangian, thường thông qua phương pháp tương quan chéo trực tiếp. Phương pháp tương quan chéo được kế thừa từ đo vận tốc hình ảnh hạt, nơi các hình ảnh tương quan chứa một mẫu ngẫu nhiên của các hạt. Một phương pháp khớp khuôn mẫu được trình bày ở đây tận dụng hình học đã biết của các lưới thẻ được viết bằng laser trong MTV để đạt được độ chính xác tốt hơn. Các giao điểm của lưới được xác định rõ ràng trong mỗi hình ảnh bằng cách tương quan với một mẫu có nhiều bậc tự do tuyến tính và quay. Mẫu là một hàm toán học liên tục, do đó sự tương quan có thể được tối ưu hóa ở độ phân giải dưới pixel tùy ý. Mẫu mượt mà tại quy mô không gian của tiếng ồn hình ảnh, vì vậy sai số ngẫu nhiên được giảm thiểu đáng kể. Dưới các điều kiện thí nghiệm điển hình với độ phân giải hình ảnh thấp, độ không chắc chắn về dịch chuyển được giảm xuống còn một phần 5 so với phương pháp tương quan chéo trực tiếp. Do các bậc tự do quay, độ không chắc chắn về dịch chuyển không nhạy cảm với các lưới bị biến dạng nhiều, do đó cho phép thời gian trễ lâu hơn và làm tăng độ chính xác tương đối cũng như dải động của phép đo. Ngoài ra, các dịch chuyển quay đo được mang lại các gradient vận tốc giúp cải thiện độ trung thực của các bản đồ vận tốc nội suy.
Từ khóa
#đo vận tốc gán phân tử #độ chính xác #phương pháp tương quan chéo #khớp khuôn mẫu #dịch chuyển LagrangianTài liệu tham khảo
Adrian RJ (1991) Particle-imaging techniques for experimental fluid mechanics. Annu Rev Fluid Mech 23:261–304
Drain LE (1980) The laser Doppler technique. Wiley, New York
Gendrich CP, Koochesfahani MM (1996) A spatial correlation technique for estimating velocity fields using molecular tagging velocimetry (MTV). Exp Fluids 22:67–77
Gendrich CP, Koochesfahani MM, Nocera DG (1997) Molecular tagging velocimetry and other novel applications of a new phosphorescent supramolecule. Exp Fluids 23:361–372
Grady NR, Friedlander T, Pitz RW, Carter CD, Hsu K-Y (2010) Hydroxyl tagging velocimetry in a supersonic flow over a piloted cavity. AIAA Aerospace Sciences Meeting, AIAA Paper 2010-1405, AIAA, Orlando, FL
Hill RB, Klewicki JC (1996) Data reduction methods for flow tagging velocity measurements. Exp Fluids 20:142–152
Hsu AG, Srinivasan R, Bowersox RDW, North SW (2009) Two-component molecular tagging velocimetry utilizing NO fluorescence lifetime and NO2 photodissociation techniques in an underexpanded jet flowfield. Appl Opt 48:4414–4423
Huang HT, Fiedler HE, Wang JJ (1993) Limitation and improvement of PIV. Part II: Particle image distortion, a novel technique. Exp Fluids 15:263–273
Keane RD, Adrian RJ (1992) Theory of cross-correlation analysis of PIV images. Appl Sci Res 49:191–215
Lahr MD, Pitz RW, Douglas ZW, Carter CD (2010) Hydroxyl tagging velocimetry measurements of a supersonic flow over a cavity. J Propuls Power 26:790–797. doi:10.2514/1.47264
Lai MJ, Schumaker LL (2007) Spline functions on triangulations. Cambridge University Press, Cambridge
Park H, Moore JA, Trass O, Ojha M (1999) Laser photochromic velocimetry estimation of the vorticity and pressure field—two-dimensional flow in a curved vessel. Exp Fluids 26:55–62
Prasad AK, Adrian RJ, Landreth CC, Offutt PW (1992) Effect of resolution on the speed and accuracy of particle image velocimetry interrogation. Exp Fluids 13:105–116
Ribarov LA, Wehrmeyer JA, Hu S, Pitz RW (2004) Multiline hydroxyl tagging velocimetry measurements in reacting and nonreacting experimental flows. Exp Fluids 37:65–74. doi:10.1007/s00348-004-0785-3
Stier B, Koochesfahani MM (1999) Molecular tagging velocimetry (MTV) measurements in gas phase flows. Exp Fluids 26:297–304
Tokumaru PT, Dimotakis PE (1995) Image correlation velocimetry. Exp Fluids 19:1–15