瞬时体积测速的示踪粒子布撒优化：应用于横射流

任何基于示踪物（粒子、气泡等）探测的体积测速测量都可能受到光学屏蔽现象的强烈影响。当与粒子探测和跟踪算法性能相关的统计特性受到显著影响时，必须考虑这一现象。这导致图像中的粒子浓度存在上限，从而限制了瞬时三维三分量 (3D3C) 速度场的最终空间分辨率。本文使用基于散焦数字粒子图像测速法 (Defocused Digital Particle Image Velocimetry) 的体积测速系统表明，当图像中的粒子视觉浓度超过临界值时，最终瞬时原始速度矢量场的浓度和精度均会下降。临界浓度取决于物理参数以及处理算法。我们确定了三种不同的机制：在第一种机制中，浓度非常适合体积测速，最大浓度可优化有效速度矢量的数量；在第二种机制中，探测和跟踪算法的性能不再最优；最后，第三种机制受光学屏蔽的强烈影响。本文提出了一种严谨的方法来优化体积测量，同时考虑了系统规格（像素尺寸、焦距、系统放大倍率等）。研究发现最佳粒子浓度为 0.045 粒子/像素 (ppp)。此外，还建立了成像浓度与完全插值的瞬时速度场的最佳最终空间分辨率之间的关系。本研究可作为实现具有良好空间分辨率的瞬时三维速度场测量的指南，并成功应用于一个复杂的 3D 流测试案例：横射流。