请教：风洞中的PIV试验

VFlow

刚刚开始起步进行风洞中的PIV试验，很多东西不是很清楚如何一步一步的进行。
我现在用的是最简单的两维的PIV，一部相机、一台激光器。
请教几个问题：
1、在风洞中，长度的标定大家是如何进行的?标定板是自己做还是买的。如何放到风洞里去？
2、拍摄时，大家关不关心粒子的直径大小？粒子浓度是不是主动控制的。对于粒子浓度的不断降低，大家如何处理这个问题。
3、互相关计算时，选用的interogation window size是不是根据风场的速度、放大率等参数计算得到的？还是按照常规的32×32计算。
4、获得的PIV图像中存在速度矢量的缺失，大家采用什么方法来处理，是采用多幅图像的平均，还是采用插值处理？
5、为能让激光透过风洞，风洞为玻璃壁面，大家如何解决玻璃多次反射造成的激光面变厚的问题发生？

PIV

1、在风洞中二维PIV标定很简单的，拍摄一下普通的尺子就能做到。
2、风洞用的示踪粒子直径还是很有讲究的，太大了就成了两相流了，太小了反射光强是个问题。粒子浓度可以主动控制的。
3、互相关计算时，选用的interogation window size不是根据风场的速度、放大率等参数计算得到的。
4、获得的PIV图像中存在速度矢量的缺失，可以采用滤波插值的方式修正（但是不能太多），平均算法我们一般针对不同流场实验用三种方式：计算结果平均，图像平均，互相关函数平均。
5、激光厚度是可以调节的，这不是问题。

VFlow

谢谢您的回复。
还有几个问题：
第二点，关于主动控制粒子浓度能否详细说明一下？拍摄区域是不是实时测量粒子浓度，然后反馈给粒子发生器实现主动控制？哪里有提供这种设备或应用这种设备的地方？
第三点，相关窗口的尺寸根据什么来确定？
第五点，PIV可以理解为是冻结了一个薄片体积空间的时间，然后将这个体积投影到拍摄平面中去，多次上下反射厚激光面会变厚，并且会有不连续的现象。如果为了能够获得好的拍摄效果，取用了比较大的光圈以获得较大的景深，势必会使结果打折扣。
看到很多国外风洞试验是在open circuit风洞中进行，就不存在这个问题了。
不知道，国内做PIV风洞试验，有没有遇到这个问题，对拍摄的效果影响如何？

PIV

我感觉你正在准备风洞试验，还没有真正开始作吧，有些问题多虑了。
第二点，其实粒子浓度控制没那么复杂，尤其在回流风洞中很EASY的，使用油雾发生器或者粉尘颗粒都可以的，而且从我们的实际试验结果看，现在的PIV系统对浓度要求没那么苛刻。只是在直吹式的风洞，粒子布撒稍微麻烦一些。
第三点，相关窗口的尺寸目前大家一般用32，图像质量不是很好的情况下用64，关于这个尺寸的选区有不少讲究，这你需要阅读一定的参考文献了解一下互相关理论，另外PIV设备厂商培训的时候也会详细讲解的。
第五点，这个问题在实际的实验中与其他问题比起来，应该可以忽略考虑。另外镜头的使用光圈数不要太大，那样会造成光通量太少，成像也不够清晰，这又是摄影方面的问题了。等你把PIV系统用好了，基本可以成为入门级的专业摄影人员了。

VFlow

[这个贴子最后由VFlow在 2006/09/21 10:09am 第 1 次编辑]

谢谢你的回复。
的确，正在准备风洞试验，并且已经进行了一些初步的试验。
试验过程中发现，我们回流式风洞由于平衡缝的存在，粒子还是会大量的散逸，粒子浓度会下降的比较快，需要时不时的补充粒子。
不知道其他风洞实验中粒子的布散是不是也存在这样的不均匀的问题，粒子不均匀会有下面的结果：
拍摄过程中，粒子浓度很大时，如果将光圈也放得比较大，得到的图像会blur，将光圈收小，拍到的图像有时又不理想，还会存在某个区域内都看不到粒子。
粒子浓度很小时，光圈放到最大，得到的图像也无法进行计算。
大光圈、景深小，聚焦就需要十分准确，一旦激光面和拍摄平面存在小小的偏角，得到的图像就不能够获得整幅图像的速度矢量。
所以得到一幅很好的图像，就有些困难。

zyzyeast

PIV这东西入门似乎没有这么复杂，还是那句话，先得到数据再说，也就是图像
不要管什么dt，IA，照不到好的图像都是白搭。
也不用管什么粒子在CCD上几个像素，是不是有Peak-Locking
建议你就把光圈开到最大，找到片光平面然后对焦，然后不要改变片光和相机的相对位置，移到流场里，开粒子，开风洞，开激光，实时显示，再看看对焦好不好（你拍多大面积？用什么镜头？）。
然后就拍照，拍完了就算，怎么也能出来结果吧？
有了结果你再考虑：
示踪粒子分布是不是均匀？如何能够改进示踪效果？如何能改善照明效果？——这比什么都重要，什么Peak-Locking，什么dt取的是不是合理，外行反正也不懂，咱们呆会再考虑这个。
示踪好了，照明没问题了，咱再说别的精度什么的，怎么也得先把外行糊弄过去是不是？
当然，示踪可以根据自己的实际情况，考虑一下从哪里添加粒子，添加什么粒子，怎么添加；照明，从低要求到高，可以将反射面涂黑——简单实用，将壁做薄，甚至镀膜等等。
总之，先把自己糊弄过去，再把外行糊弄过去，最后咱和内行一起讨论如何提高精度。具体做到哪步，并不取决于你的意愿，往往把外行糊弄过去了课题就要结束了，也没时间想辙糊弄内行了，呵呵。
希望你能准确理解糊弄的含义。