流场测量综述
流场测量综述
频率差
速度
பைடு நூலகம்相位差
粒径
（4）激光多普勒测速的进一步发展应用
1.激光相位多普勒测量系统（PDA/ PDPA ）
（4）激光多普勒测速的进一步发展应用
1.激光相位多普勒测量系统（PDA/ PDPA ）
（4）激光多普勒测速的进一步发展应用
2.全场多普勒技术（GDV ）
PDV
点测
GDV
面测
（4）激光多普勒测速的进一步发展应用
二· 流场测量的主要方法
1.皮/毕托管测速
二· 流场测量的主要方法
2热线/热膜测速
2 n I RA ( T T )( a b vT ) ( T ) w f w f
二·3激光多普勒（LDV）相关技术测速
（1）多普勒效应
（2）超声波多普勒测速（ADV）原理
（2）超声波多普勒测速（ADV）原理
2.全场多普勒技术（GDV ）
柱面系统 薄光屏
碘池 频移测量
二·4· 粒子图像测速技术
（1）原理
二·4· 粒子图像测速技术
（2）三维粒子成像
1. 3D一SCPIV (3Dnimensional single Camera Particle Image Velocimetry)
散焦现象:
将模糊效果量化就可以得到被测粒子的沿光轴方向的深度信息
二·4· 粒子图像测速技术
（2）三维粒子成像
2. 3D一VPTV (volumetric particle tracking veloeimetry) 典型布置方法：两个相机和两光轴
光学中心
相机胶片
透视成像原理
二·4· 粒子图像测速技术
流场测量综述.
柱面系统 薄光屏
碘池 频移测量
二·4· 粒子图像测速技术
（1）原理
二·4· 粒子图像测速技术
（2）三维粒子成像
1. 3D一SCPIV (3Dnimensional single Camera Particle Image Velocimetry)
散焦现象:
将模糊效果量化就可以得到被测粒子的沿光轴方向的深度信息
两个相机和两光轴
二·4· 粒子图像测速技术
（2）三维粒子成像
3.数字全息粒子图像测速DHPIV (Digital Holography Particle Image Velocimetry)
瞬时空间场全息干涉条纹
同轴式
二·4· 粒子图像测速技术
（2）三维粒子成像
3.数字全息粒子图像测速DHPIV
同轴式
技术难点： 定位精度与空间分辨率 信噪比问题 数字全息图像的快速重建 再现的数理方法等问题.
其他相关技术
Micro一PIV系统在微尺度流场的测量如TSI公司开发的， m 能够对直径10 管道内流体速度场进行测量。 以相关性原理为基础 1.有激光双焦测速仪(LZFA) 2.激光相关测速技术 (LCV) 激光干涉成像颗粒测量技术(IPI) 激光诱导荧光技术（LIF） 颗粒计数测粒测速技术（PCSV） 消光法测粒技术(Light Extinction)
二· 流场测量的主要方法
1.皮/毕托管测速
二· 流场测量的主要方法
2热线/热膜测速
I R A(TwTf ) (a bv )(Tw Tf )
2 n
二·3激光多普勒（LDV）相关技术测声波多普勒测速（ADV）原理
流动测试技术概述
1.1 流动测试技术的基本概念
测试是具有试验性质的测量，是以确定被测对象属性值为目的的探索性 认识过程，具有探索、分析和研究的特征
测试技术是实验科学的一部分
（1）研究各种物理量的测量原理 （2）研究分析处理所测量信号的方法
测试技术是进行各种科学实验研究ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ生产过程参数测量必不可少的手段。
基本运动数学物理方程的建立和分析
现场实体观测
物理比尺模型试验
物理模型数值计算
物理模型与数学模型相互耦合的交叉模型试验
实际的流动现象极为复杂，如多相流体，无法用定量的理论 分析，数学模型在边界条件、初始条件和参数的确定、三维 问题等方面存在众多困难，实验研究仍是解决多数流体测量 问题的主要方法。
流体测试技术发展的历史也是流体测量仪器的发展历史， 尤其是对于紊流瞬时流场的测量问题。
探索准确、全面获取流体运动信息的测试技术
第一章 流动测试技术概述
5
第一章 现代流动测试技术概述
1.2 流动测试技术的研究意义
（1）推动相关学科的发展：的实验技术和实验手段出现后，观察到 新现象，了解新机理，推动学科发展，产生新学科分支。
第一章 流动测试技术概述
1
第一章 现代流动测试技术概述
1.1 流动测试技术的基本概念
第一章 流动测试技术概述
2
第一章 现代流动测试技术概述
1.1 流动测试技术的基本概念
第一章 流动测试技术概述
3
流动测试技术的基本概念
测试系统的基本组成 一般说来，测试系统由传感器、中间变换装置和显示记录装置三部分组成
3. 大雷诺数。只有在大雷诺数下才出现湍流。
4. 涡旋性。充斥大大小小的涡，以高频扰动涡为主要特征
流量测量技术综述
流量测量技术综述摘要：本文说明了流量测量技术在工业生产中的重要性，写出了流量测量方法的分类及相关概念。
分析流量测量技术的发展现状及趋势，对四种常用流量计的机构及原理进行研究。
介绍了流量测量技术在电厂中的应用，并写出了流量计的选型需要考虑因素。
对流量测量技术进行综述。
关键字：流量测量流量计原理选型趋势1 引言流量测量是工业过程测量中的一个重要参数。
在工业生产中承担着两类重要任务：其一为流体物资贸易核算储运管理和污水废气排放控制的总量计量；其二为流程工业提高产品质量和生产效率，降低成本以及水利工程和环境保护等作必要的流量检测和控制。
流量测量涉及广泛的应用领域。
过程测量、能源计量、环境保护、交通运输等高耗能领域对流量测量的需求急速增长，为流量测量技术提出了新的要求。
不仅要求流量测量仪表耐高温高压，而且能自动补偿参数变化对测量精度的影响，从节约能源、成本核算、贸易往来及医药卫生等方面的特殊要求考虑，要求流量测量精度高、压损小、可靠性高。
新技术、新器件、新材料和新工艺及新软件的开发应用，使得流量计的测量准确度越来越高，流量的测量范围越来越广。
同时流量计对测量介质的要求在降低，适用范围也越来越宽，智能化程度及可靠性得到了很大的提高。
2 流量的测量2.1 流量测量的概念及方法分类介质在单位时间内通过给定的通道或管道横截面的量叫做通过该截面的流量。
流量的读数可以是质量单位或容积单位。
流量也是总量除以时间的商。
反之，总量可以看作流量与时间的积。
流量与总量都是物理量，彼此通过时间相联系。
流量测量方法大致可以归纳为以下四种：利用伯努利方程原理，通过测量流体差压信号来反映流量的差压式流量测量法，用这种方法制成的仪表如转子流量计、靶式流量计、弯管流量计等；通过直接测量流体流速来得出流量的速度式流量测量法，用这种方法制成的仪表如涡轮流量计、涡街流量计、电磁流量计、超声波流量计等；利用标准小容积来连续测量流量的容积式测量，用这种方法制成的仪表如椭圆齿轮流量计、腰轮流量计、刮板流量计等；以测量流体质量流量为目的的质量流量测量法，用这种方法制成的仪表如热式质量流量计、科氏质量流量计、冲量式质量流量计等。
聚合物溶液搅拌流场PIV测量初步
聚合物溶液搅拌流场PIV 测量初步张敏革1，张吕鸿1，姜斌1，2，李鑫钢1，2（1 天津大学化工学院，天津300072；2 精馏技术国家工程研究中心，天津300072）摘要：采用粒子图像成像仪（PIV）对广泛应用于我国油田驱油用的聚合物溶液搅拌流场进行了测试。
研究过程发现，由于聚合物溶液具有黏弹特征、透明度较差、其它透明物系又无法替代的特点，采用较大颗粒的示踪粒子、激光光强为400 mJ 时，PIV 仪器相机仍不能拍摄到浓度高于1000 mg/L 聚合物溶液中示踪粒子的清晰图像；双螺带螺杆搅拌桨在浓度为1000 mg/L 和500 mg/L 聚合物溶液中的搅拌流场并没有像圆盘和圆球一样出现反向二次流现象，而是呈轴向大循环特征；在层流区域内，搅拌转速以及溶液浓度对搅拌槽内整体大循环特征影响不大；研究表明双螺带螺杆搅拌桨应用于聚合物溶液的搅拌混合是合适的。
关键词：粒子图像成像仪；聚合物溶液；黏弹特征；示踪粒子；双螺带螺杆桨中图分类号：TQ 027.1 文献标志码：A 文章编号：1000–6613（2011）08–1681–07 PIV measurements of polymer solution in stirred tankZHANG Minge1，ZHANG Lühong1，JIANG Bin1，2，LI Xing ang1，2（1 School of Chemical Engineering and Technology，Tianjin University，Tianjin 300072，China；2 National Engineering Research Center for Distillation Technology，Tianjin 300072，C hi n a）Abstract：The agitated flow field of polymer solution，which has been widely used to enhanced oil recovery in China，was measured by using particle image velocimetry（PIV）. It was found that because the polymer solution has the properties of significant visc oe la stic ity ，low transparency and irreplaceability by any clear liquid，the camera in PIV system could not shoot the distanced images of tracer particle in polymer solution at the concentration above 1000 mg/L，even with greater size tracer particle and higher laser intensity. The flow field stirred by double helical ribbon and screw impeller in the polymer solution at the concentration of 1000 mg/L and 500 mg/L showed axial circulation characteristics，unlike the flow field agitated by disk or sphere in polymer solution which showed reverse secondary flow. In laminar region，the agitation speed and solution concentration had little effect on the whole circulation flow feature in stirred tank. Research in this paper indicated that double helical ribbon screw impeller was suitable for agitating and mixing the polymer solution.Key words：particle image veloc imetry；polymer solution；viscoelastic property；tracer particle；double helical ribbon and screw impeller随着聚合物驱油技术的日渐成熟，聚合物驱油规模在我国也逐年增大，目前聚合物驱油技术已成为保证大庆油田持续高产和高含水油田后期提高开发水平的重要技术支撑[1]。
现代流动测试技术
流动测试技术简介摘要：水利工程是国民经济的基础设施，水泵是水利工程中最重要的组成部分。
提高水泵效率，有利于节约能源，提高经济效益。
因此，知晓泵内流体的流动特性，流速分布尤为重要。
水泵几何结构及内部流动的复杂性，对内部流动的测量技术提出了苛刻的要求。
本文就水泵内部流场测试常用的三种现代测试方法进行总结介绍。
关键词：流动测试技术；五孔探针；LDV ；PIV1、三种测量技术介绍1.1 五孔探针技术探针测定恒定流场，其稳定性好、重复性好，对现场条件要求不高，适应性好，设备费用低，简便易行，测量精度高。
虽然近年来出现了许多现代流场测定方法，但探针在流场压力测定和条件复杂的现场流场测定方面，以及其简便易行的特点仍具有不可替代的地位。
1.1.1 五孔探针测流场原理毕托管的构造如图1所示，由图可以看出这种毕托管是由两根空心细管组成。
细管1为总压管，细管2为测压管。
量测流速时使总压管下端出口方向正对水流流速方向，测压管下端出口方向与流速垂直。
在两细管上端用橡皮管分别与压差计的两根玻璃管相连接。
图1 毕托管示意图如图，毕托管有两根细管。
一管孔口正对液流方向，90°转弯后液流的动能转化为势能，液体在管内上升的高度是该处的总水头gv g P Z 22++ρ；而另一根管开口方向与液流方向垂直，只感应到液体的压力，液体在管内上升的高度是该处的测压管水头（就是相应于势能的那部分水头）gP Z ρ+，两管液面的高差就是该处的流速水头g v 22，量出两管液面的高差H ∆，则H gv ∆=22，即H g v ∆=2,从而间接地测出该处的流速V 。
五孔探针应用该原理，利用头部感应部位上的五个感应孔，测量系统如图2所示，不仅可测出流场的流速分布，还可测出测点的静压、全压分布，根据轴向速度对面积的积分，即可间接测出测量断面的流量[1-3]。
图2 五孔探针测量系统1.1.2 提高测量精度的措施及误差分析1.1.2.1 测量系统选择探针系统的组成对针孔压差测量反应时间和测量误差有很大影响。
研究流场中流体运动的方法
研究流场中流体运动的方法一、前言流体运动是流场研究的核心，对于各种工程问题的分析和解决都具有重要意义。
本文将介绍常用的流体运动分析方法，包括实验方法、数值模拟方法和理论分析方法。
二、实验方法1. 测量仪器实验测量中使用的仪器主要有：流速计、压力计、温度计等。
2. 流速测量流速测量可采用直接法和间接法。
其中直接法包括：飞行时间法、激光多普勒法等；间接法包括：静压差法、热线安装测速仪等。
3. 压力测量压力测量可采用静压差法和动态压力传感器。
其中静压差法适用于低速流场，动态压力传感器适用于高速流场。
4. 温度测量温度测量可采用热电偶和红外线温度计等。
三、数值模拟方法1. 数值模拟基础数值模拟基础包括：离散化、网格生成、求解算法等。
其中离散化将连续问题转化为离散问题，网格生成将计算区域划分为网格，求解算法则是对离散问题进行求解。
2. 数值模拟方法数值模拟方法包括：有限差分法、有限体积法、有限元法等。
其中有限差分法适用于简单的流场问题，有限体积法适用于复杂的流场问题，而有限元法则适用于非线性问题。
3. 数值模拟软件常用的数值模拟软件包括：FLUENT、STAR-CCM+、OpenFOAM等。
其中FLUENT是商业软件，STAR-CCM+和OpenFOAM是开源软件。
四、理论分析方法1. 流体力学基础理论分析方法需要掌握流体力学基础知识，包括：连续方程、动量方程和能量方程等。
2. 解析解解析解是指通过数学公式推导得到的解，对于简单的流场问题可以使用此方法进行分析。
3. 近似解近似解是指通过近似处理得到的解，对于复杂的流场问题可以使用此方法进行分析。
五、结论本文介绍了流体运动的三种常用方法：实验方法、数值模拟方法和理论分析方法。
实验方法主要采用测量仪器对流场进行测量和分析；数值模拟方法通过离散化、网格生成和求解算法对流场进行模拟；理论分析方法需要掌握流体力学基础知识，通过解析解和近似解对流场进行分析。
不同的方法各有优缺点，需要根据具体问题选择合适的方法进行研究。
流速、流向仪器综述
流速、流向仪器综述在水文测验中，流速及流向的测量是一个十分重要的项目。
由于水体环境因素的复杂性，仪器测量原理与测量方法的差异，导致不同测量原理的流速仪器相竟发展。
流速仪器就分类而言，一般分为转子式流速仪与非转子式流速仪两大类。
1.1转子式流速仪1.1.1概述我国始于1943年仿制美国Price旋杯式流速仪，首批生产100台，从而结束了进口流速仪的历史。
经过多年生产实践和改进设计，1955年定名为55型旋杯式流速仪。
改进重点是仪器旋转支撑结构参数及其制造工艺。
提高了测速上限至3.5米每秒，解决了当时汛期抢测洪峰的迫切任务。
1961年，按国家以其产品命名标准更名为LS68型。
为扩大低速下限，对其进行了局部改进，派生了LS68-2型低速流速仪。
为了枯水季节浅水河道低速测量，1978年研制了一种小型高灵敏度浅水低流速仪LS43型，后按部标规定分别改为LS78型和LS45型。
上述仪器为我国水文测验中旋杯流速仪系列，主要用于平原地区河流、湖泊、水库和枯水期间河道，中、低速测量。
在我国，使用最广泛的当属旋浆式流速仪，其发展历史始于1956年，仿制前苏联ZK-3型旋浆流速仪，并加以改进，主要解决旋轴动态密封性能问题。
1958年正式投产，定名为LS25-1型，是我国水文测验中主要测流仪器。
该仪器主要关键零件----旋浆由于加工工艺复杂，工序多，流程长，直接制约着整机产量的提高，为此，经多年研究，于1976年开始采用PC工程塑料注射成型的先进工艺，大大地解放了劳动力并提高了产量，曾月产2000多台，为水文仪器的鼎盛期。
为阐明PC塑料旋浆的抗大气老化性能，随着进行了长达20多年的跟踪观察试验。
1980年，总结了LS25-1型多年实际经验，结合我国河流特色，改进设计了LS25-3型。
1983年，水电部组织《高流速、高含沙量水文测验设备科技攻关》研制了大量程LS20B型高速流速仪。
为满足水利调查和渠道测流的需要，1970年和1982年分别研制了一种小型旋浆流速仪，称为LS10型和LS1206B型，后者更多地用于泵站和渠道流量测量。
五孔探针流场测试新方法
五孔探针流场测试新方法随着科学技术的不断发展，流体动力学研究在各个领域中扮演着越来越重要的角色。
流场测试作为流体动力学研究的重要手段之一，对于提高流体力学研究的精确性和可靠性起着至关重要的作用。
五孔探针是一种常用的流场测试仪器，可以实现多点同时测量流场参数，如速度、压力等。
本文将介绍一种新的五孔探针流场测试方法，旨在提高测试的精确度和效率。
一、五孔探针原理五孔探针是一种基于流场动量守恒的传感器，通过五个孔位上的压力差来测量流场中的速度场。
在理想情况下，探针的压力差与流场的速度成线性关系。
通过定标和校准，可以将压力信号转换为流场速度。
五孔探针的原理比较简单，但在实际应用中需要考虑到各种因素的影响，如探针位置、探针长度、流场扰动等。
二、传统五孔探针测试方法传统的五孔探针测试方法通常是将探针安装在流场中的其中一位置，通过数据采集系统记录各个孔位上的压力信号，并通过定标和校准将压力信号转换为流场速度。
这种方法的优点是简单易行，可以实现对流场中不同位置的多点测量，但也存在一些问题，如测量精度受到流场扰动的影响、探针安装位置的选取不当等。
三、新方法介绍为了提高五孔探针的测试精度和效率，我们提出了一种新的五孔探针流场测试方法。
该方法主要包括以下几个方面的改进：1.流场平坦度校正：在进行五孔探针测试之前，我们首先对流场进行平坦度校正。
通过引入激光测距仪等高精度测量工具，可以准确地获得流场的平坦度分布，从而避免流场扰动对测试结果的影响。
2.控制探针位置误差：在安装五孔探针时，我们将采用更加精确的定位方法，控制探针位置误差在允许范围内。
通过精确的位置控制，可以减小由于位置误差导致的测量误差。
3.流场压力校准：除了对五孔探针进行定标和校准外，我们还将对流场的压力进行校准。
通过引入高精度压力传感器，可以实现对流场压力的实时监测和修正，提高测试的准确性。
4.数据处理与分析：在数据采集完成后，我们将对采集到的数据进行进一步处理与分析。
海流测量技术介绍
海流测量技术介绍海流是指海水大规模相对稳定地流动，是海水重要的普遍运动形式之一，对全球气候的稳定和生态的平衡起着至关重要的作用，同时又对沿海人民的生活、生产和海洋的开发利用带来了很多不利影响。
因此，海流测量技术一直是海洋行业所关注的焦点之一。
海流测量技术的发展既是测量设备的发展，大致可分三个阶段。
一是起步阶段，虽然十八世纪已经出现了一些简单的测流仪器，但直到厄克曼海流计的创制才正式开始了海流测量设备起步阶段；二是发展阶段，由于军事上的需要，海流测量逐渐向深远海发展，上世纪五十年代至八十年代研制出了多种多样的测量设备；三是飞跃阶段，随着计算机、芯片和卫星技术的发展，海流观测技术开始向智能化、集成化、高精度方向发展，出现了以声学多普勒海流计为代表的先进海流观测设备。
海流测量方法的多种多样，可分为定点式、走航式和抛弃式等；也可分为接触式和非接触式；较明确的分类应是按照测量原理划分成：漂浮法、机械式、电磁感应式、声学式和雷达遥感等方法，这些也是目前国内外应用较广的测量方法。
本文将对这几种测量技术的测量原理、优缺点、应用方向和国内外测量设备发展进行简单介绍。
一、浮法漂浮法是跟踪漂浮物体的时空变化以确定表面流的流速和流向，主要分为表面漂流浮标和水下中性浮标两种。
（一）表面漂流浮标早期的表面漂流浮标通常选择船体或海上的漂移物(如漂流瓶和浮游冰块等)，根据移动的轨迹进行流速流向的分析，后来利用航空摄影定位、雷达定位或全球卫星定位等方法跟踪的浮标，提高了浮标的位置精度，但费时费力，且只能获得短期、小区域的资料。
随着卫星定位和卫星通信技术的发展，漂流浮标进而发展为一种十分有效的大尺度海洋环境监测手段[3]。
表面漂流浮标主要由浮体、水帆和连接绳组成，可以连续观测3个月以上，一次性使用或重复回收利用，成本低、技术成熟可靠。
目前，较多使用的漂流浮标为美国PacificGyre生产的近岸Microstar漂流浮标和远海SVP漂流浮标，加拿大MetOcean公司的CODE近岸漂流浮标和SVP 系列远海浮标，还有西班牙AMT公司MD03漂流浮标，国内也有很多厂家研制，如国家海洋技术中心的FZS3-1型表层漂流浮标。
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波源与接收装置的不同布置方式
（3）激光多普勒测速（LDV）原理
相对论
系统组成： 1.激光器 2.入射光学单元 3.接收光学单元 4.多普勒信号处理器 5.数据处理系统
（3）激光多普勒测速（LDV）原理
天线条件+光电转换的平方率效应=外差检测
（4）激光多普勒测速的进一步发展应用
1.激光相位多普勒测量系统（PDA/ PDPA ）
二·流场测量的主要方法
1.皮/毕托管测速
二·流场测量的主要方法
2热线/热膜测速
I 2 R = α A(Tw−T f ) = (a + bv n )(Tw − T f )
二· 3激光多普勒（LDV）相关技术测速
（1）多普勒效应 ）
（2）超声波多普勒测速（ADV）原理
（2）超声波多普勒测速（ADV）原理
频率差
速度
相位差
粒径
（4）激光多普勒测速的进一步发展应用
1.激光相位多普勒测量系统（PDA/ PDPA ）
（4）激光多普勒测速的进一步发展应用
1.激光相位多普勒测量系统（PDA/ PDPA ）
（4）激光多普勒测速的进一步发展应用 ）
2.全场多普勒技术（GDV ） 全场多普勒技术（ 全场多普勒技术
瞬时空间场全息干涉条纹
同轴式
二· 4·粒子图像测速技术
（2）三维粒子成像 ）
3.数字全息粒子图像测速DHPIV
同轴式
技术难点： 定位精度与空间分辨率 信噪比问题 数字全息图像的快速重建 再现的数理方法等问题.
其他相关技术
Micro一PIV系统在微尺度流场的测量如TSI公司开发的， µm 能够对直径10 管道内流体速度场进行测量。 以相关性原理为基础 1.有激光双焦测速仪(LZFA) 2.激光相关测速技术 (LCV) 激光干涉成像颗粒测量技术(IPI) 激光诱导荧光技术（LIF） 颗粒计数测粒测速技术（PCSV） 消光法测粒技术(Light Extinction)
散焦现象:
将模糊效果量化就可以得到被测粒子的沿光轴方向的深度信息
二· 4·粒子图像测速技术
（2）三维粒子成像 ）
2. 3D一VPTV (volumetric particle tracking veloeimetry) 典型布置方法：两个相机和两光轴
光学中心
相机胶片
透视成像原理
二· 4·粒子图像测速技术
PDV
点测
GDV
面测
（4）激光多普勒测速的进一步发展应用
2.全场多普勒技术（GDV ）
柱面系统 薄光屏
碘池 频移测量
二· 4·粒子图像测速技术
（1）原理 ）
二· 4·粒子图像测速技术
（2）三维粒子成像 ）
1. 3D一SCPIV (3Dnimensional single Camera Particle Image Velocimetry)
（2）三维粒子成像典型布置方法：两个相机和两光轴 ）
2. 3D一VPTV (volumetric particle tracking veloeimetry)
两个相机和两光轴
二· 4·粒子图像测速技术
（2）三维粒子成像 ）
3.数字全息粒子图像测速DHPIV (Digital Holography Particle Image Velocimetry)
流场动态测试技术
（综述）
从原理入手获得感性认识 流场测量的重要性
PIV(Particle Image Velocimetry) LDV(Laser Doppler Veloci量的主要方法 流场测量的主要方法
1毕托管测速
2热线/热膜测速
3激光多普勒（LDV）及其相关技术测速 激光多普勒（ 激光多普勒 ） 4粒子图像（PIV）及其相关技术测速 粒子图像（ 粒子图像 ）