本文關(guān)鍵詞：Tomo-PIV的立體照明技術(shù)研究

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【摘要】：空氣動力學(xué)實(shí)驗(yàn)是進(jìn)行氣動機(jī)理研究、新型氣動布局驗(yàn)證等空氣動力學(xué)研究必不可少的重要環(huán)節(jié)。粒子圖像測速技術(shù)(Particle ImageVelocimetry,PIV)是一種進(jìn)行氣動流場流速測量的通用技術(shù),具有非接觸、全場定量測量的特點(diǎn)。層析粒子圖像測速技術(shù)(TomographicPIV,Tomo-PIV)將CT技術(shù)與粒子圖像測速技術(shù)相結(jié)合,能實(shí)現(xiàn)三維空間三維速度的矢量的測量,是空氣動力學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)研究的熱點(diǎn)。對于Tomo-PIV技術(shù)而言,進(jìn)行三維空間立體照明的設(shè)計(jì)是關(guān)系到待測流場的重建區(qū)域、示蹤粒子的選用、激光器輸出功率和裝置成本的關(guān)鍵步驟之一。本文的主要目標(biāo)是進(jìn)行了在提高激光能量利用率的前提下均勻照亮一個橫截面為矩形的立體區(qū)域的光路設(shè)計(jì),研究工作包含以下幾個部分:根據(jù)Mie散射理論對示蹤粒子的散射光強(qiáng)進(jìn)行分析。分別從入射光波長、粒子的半徑、粒子的相對折射率以及入射光波的方向角等方面對實(shí)驗(yàn)使用的示蹤粒子的散射光強(qiáng)進(jìn)行數(shù)值模擬和討論。設(shè)計(jì)分析了基于鮑威爾棱鏡擴(kuò)束的片光光路。研究了基于棱鏡的擴(kuò)束特性,并結(jié)合布儒斯特定律分析了多棱鏡組合的立體照明方案。設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了采用鮑威爾棱鏡和6個直角棱鏡組合的立體照明光路,得到橫截面為矩形的立體照明區(qū)域,矩形的大小為25mmx12mm。在前面研究的基礎(chǔ)之上,設(shè)計(jì)了基于反射鏡的多光程擴(kuò)束光路,對立體光源進(jìn)一步擴(kuò)束。給出反射鏡系統(tǒng)中入射光寬度d,總擴(kuò)束寬度W和能量增益系數(shù)G等參數(shù)之間的關(guān)系,并且對反射鏡系統(tǒng)空間中每點(diǎn)經(jīng)過的光束次數(shù)進(jìn)行分析討論。經(jīng)過反射鏡系統(tǒng)擴(kuò)束后的立體光源的橫截面大小為25mmx60mm。本文的研究對Tomo-PIV立體照明光路的設(shè)計(jì)提供理論基礎(chǔ)和技術(shù)參考。
【學(xué)位授予單位】：南京理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：O355

【相似文獻(xiàn)】

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1 張芬;Tomo-PIV的立體照明技術(shù)研究[D];南京理工大學(xué);2017年

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本文編號：1267243