基于互相关的光流测速法在湍流热对流中的应用

作者:田野; 黄仕迪
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同时,准确测量大尺度流动结构和小尺度湍流统计特性对理解湍流能量传递规律具有重要意义。尽管粒子成像测速技术(PIV)已得到广泛应用,但由于算法原理的要求和商用摄像机分辨率的限制,PIV技术在同时获得大尺度和小尺度流动特性方面并不实用。另一方面,近年来受到越来越多关注的光流测速技术可以实现单像素分辨率的大面积速度场测量,但其精度通常受到应用场景的限制,难以保证。本文采用基于互相关的光流测速技术对RayleighBnard对流的粒子图像进行了分析,得到了整体速度场和小尺度湍流特征。结果表明,该方法不仅可以获得与PIV技术一致的整体流场和流动强度,而且可以有效地分析湍流耗散区的速度结构函数。此外,基于速度结构函数和定义的直接计算得到的能量耗散率不仅在数值上是一致的,而且与直接数值模拟和理论预测的结果也是一致的。这些结果表明,基于互相关的光流测速技术在同时测量大尺度流动结构和小尺度统计特性方面具有良好的应用潜力。