利用脉冲激光在分层流中同时进行PIV与LIF测量
流体动力学
2022-07-13 v1
摘要
我们研究了在初始静止的分层流体中，利用脉冲激光进行共面、同步的粒子图像测速（PIV）与激光诱导荧光（LIF）测量的问题。我们的重点是通过对由脉冲激光组成的典型现有PIV系统进行较小改动，利用染料浓度作为流体密度的替代指标，从而在长内波与重力流中实现精细的速度与密度测量。若干问题一直限制此类测量，包括：（1）激光脉冲间激光强度与光束结构的变化；（2）PIV粒子优先聚集于其中性浮力深度，从而导致染料照明不均匀；（3）需要在大体积分层流体中保持恒定的折射率。本文聚焦于由分层层覆盖深层均匀区域组成的实验装置。我们利用锁释放装置产生长内波，以研究包含再循环流体区（称为“捕获核”）的波结构，该结构在当前海洋学应用中备受关注。我们保持较短光程，并利用PIV数据中的速度信息来最小化折射率问题。我们利用系统初始静止这一事实，设计了一种将表观染料浓度与实际染料浓度关联的映射，从而规避由粒子聚集引起的非均匀照明问题。最后，我们设计了一种校正片光中每条光线沿程激光功率变化的流程。
引用
@article{arxiv.2207.05455,
title = {Simultaneous PIV and LIF measurements in stratified flows using pulsed lasers},
author = {Paolo Luzzatto-Fegiz},
journal= {arXiv preprint arXiv:2207.05455},
year = {2022}
}