1實驗背景
圓柱繞流實驗是流體力學領域經典模型,可測量圓柱體所受阻力和升力,有助于研究結構建筑物的氣動性能,同時實驗可以測量不同位置的流速和壓力分布,為流體動力學的計算提供數據支持。
基于自研RFlow流場測量軟件,千眼狼工程師在PIV流場測量重點實驗室開展了基于雙目測量與向量合成原理的2D3C-PIV圓柱繞流實驗。
2實驗設備
1)水洞,0~0.6m/s速度可調,流向可調,實驗參數0.2m/s。
2)PVC圓柱模型,規格直徑80mm。
3)激光光源,強度7.48W。
4)千眼狼Revealer PIV高速攝像機,圖像分辨率1280×1024 @500fps。
5)千眼狼Revealer RFlow流場測量軟件。
3實驗過程與實驗數據
第一步 搭建2D3C PIV流場測量采集系統(2臺高速攝像機)。
第二步 采用圓點雙層標定板于位移平臺上,置于水洞中,保持激光平面于標定板平面平齊,進行左右相機標定,左右相機高斯擬合誤差在0.22Pixel以內。如圖1、2所示。

圖1

圖2
第三步 撤出標定板,水中播撒適當濃度粒子,打開激光器,運行水洞,設置曝光時間1999μs,拍攝500幀的粒子圖像。
第四步 使用RFlow軟件,分析標定圖像和采集的粒子圖像,做空間維度的速度矢量重構。PIV計算參數如下:
4實驗結果與結論
4.1 速度計算矢量圖如下:
圖3展示每一幀的流場,反應圓柱繞流流場的流動趨勢。

圖3
圖4展示了空間視角下第一幀的流場,即不同角度下W方向速度分量。

圖4
4.2 其他參數計算結果如圖5所示:

圖5
4.3 實驗結論
通過PIV 2D3C圓柱繞流實驗,可空間視角下清晰觀察圓柱周圍的流動特性,如渦街形成、流動分離等經典現象,為工程應用提供數據參考。
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