高頻粒子圖像測速系統(tǒng)原理與實(shí)踐

定　價：￥78.00

作　者：	陳啟剛，陳槐，鐘強(qiáng)，李丹勛，王興奎著
出版社：	清華大學(xué)出版社
叢編項(xiàng)：
標(biāo)　簽：	暫缺

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ISBN：	9787302478034	出版時間：	2017-09-01	包裝：	平裝
開本：	16開	頁數(shù)：	225	字?jǐn)?shù)：

內(nèi)容簡介

　　高頻粒子圖像測速是一種采樣頻率高于流動有效頻率2倍的全場、無干擾瞬態(tài)流場測量技術(shù)，是材料技術(shù)、激光技術(shù)、光學(xué)成像技術(shù)、數(shù)字圖像處理技術(shù)及計(jì)算機(jī)技術(shù)交叉融合的產(chǎn)物。本書綜合介紹了高頻粒子圖像測速系統(tǒng)的基本原理、硬件組成、主要算法及實(shí)際應(yīng)用。首先回顧了粒子圖像測速技術(shù)的發(fā)展歷程，然后以研發(fā)一套高頻粒子圖像測速系統(tǒng)為主線，總結(jié)了示蹤粒子、光源及光路、相機(jī)及鏡頭、光學(xué)成像及數(shù)字圖像等基礎(chǔ)知識，介紹了圖像前處理、粒子圖像分析及流場后處理的常用方法和算法實(shí)現(xiàn)，最后通過明渠紊流、方腔流和黏性底層三個典型應(yīng)用實(shí)例，展示了高頻粒子圖像測速系統(tǒng)的應(yīng)用實(shí)踐。本書可供流體力學(xué)、水利工程、船舶與海洋工程、宇航航空科學(xué)與技術(shù)、土木工程、環(huán)境科學(xué)與工程、交通運(yùn)輸工程、動力工程及工程熱物理等專業(yè)科技人員及高等學(xué)校相關(guān)專業(yè)師生參考。

作者簡介

　　陳啟剛，男，博士，中共黨員，北京交通大學(xué)講師，四川宜賓人。2009年6月畢業(yè)于四川大學(xué)，獲工學(xué)學(xué)士學(xué)位，同年9月獲免試推薦，進(jìn)入清華大學(xué)水利系攻讀博士學(xué)位，師從王興奎教授，2014年6月獲工學(xué)博士學(xué)位。長期從事粒子圖像測速（PIV）系統(tǒng)的研發(fā)及應(yīng)用工作。

圖書目錄

目錄

第1章緒論

1.1引言

1.2PIV基本原理

1.3PIV發(fā)展歷程

1.3.1光源系統(tǒng)

1.3.2成像系統(tǒng)

1.3.3分析方法

1.3.4標(biāo)準(zhǔn)配置

1.4PIV發(fā)展趨勢

1.4.1三維粒子圖像測速技術(shù)

1.4.2高頻粒子圖像測速技術(shù)

1.5PIV國際交流與合作

第2章PIV硬件系統(tǒng)

2.1示蹤粒子

2.1.1跟隨性

2.1.2散光性

2.1.3選擇與使用

2.2光源

2.2.1激光

2.2.2調(diào)Q技術(shù)

2.2.3雙脈沖激光系統(tǒng)

2.3光路

2.3.1高斯光束

2.3.2片光光路

2.3.3體光光路

2.3.4導(dǎo)光設(shè)施

2.4相機(jī)

2.4.1CCD相機(jī)

2.4.2CMOS相機(jī)

2.4.3CCD與CMOS相機(jī)對比

2.5鏡頭

2.5.1鏡頭與透鏡

2.5.2鏡頭的光圈

2.5.3鏡頭的像差

2.5.4鏡頭的景深

2.5.5鏡頭的接口

第3章粒子圖像獲取

3.1成像原理

3.1.1簡單成像

3.1.2成像分辨率

3.1.3傾斜成像

3.2粒子成像

3.2.1衍射極限成像

3.2.2單粒子成像

3.2.3多粒子成像

3.3拍攝粒子圖像

3.3.1圖像曝光

3.3.2圖像像素化

3.3.3成像噪聲

3.4形成數(shù)字圖像

3.4.1數(shù)字圖像的表示

3.4.2BMP圖像文件

3.4.3TIFF圖像文件

3.5粒子圖像合成

3.5.1標(biāo)準(zhǔn)圖像

3.5.2流場及參數(shù)處理

3.5.3粒子圖像合成算法

第4章粒子圖像分析

4.1圖像前處理

4.1.1背景剔除

4.1.2圖像增強(qiáng)

4.1.3圖像去噪

4.2流場計(jì)算基本方法

4.2.1概述

4.2.2自相關(guān)算法

4.2.3互相關(guān)算法

4.3流場計(jì)算輔助方法

4.3.1窗函數(shù)

4.3.2亞像素插值

4.3.3錯誤矢量剔除

4.3.4流速矢量插補(bǔ)

4.4流場計(jì)算高級方法

4.4.1窗口平移

4.4.2圖像變形

4.4.3多級網(wǎng)格迭代

4.5特殊處理技術(shù)

4.5.1非正方形窗口

4.5.2固體邊界處理

4.6誤差及優(yōu)化準(zhǔn)則

4.6.1PIV計(jì)算誤差

4.6.2判讀窗口尺寸影響

4.6.3粒子拖尾影響

4.6.4PIV優(yōu)化準(zhǔn)則

第5章流場后處理

5.1流場去噪

5.2速度統(tǒng)計(jì)參數(shù)

5.2.1平均流速

5.2.2高階速度矩

5.2.3相關(guān)與能譜

5.3流速導(dǎo)出變量

5.3.1速度梯度

5.3.2渦量

5.3.3壓力場

5.4渦識別方法

5.4.1方法推導(dǎo)

5.4.2方法對比

5.5樣本參數(shù)分析

5.5.1問題的提出

5.5.2實(shí)驗(yàn)及方法

5.5.3采樣頻率分析

5.5.4采樣歷時分析

5.5.5參數(shù)耦合分析

5.5.6小結(jié)

第6章高頻PIV系統(tǒng)實(shí)踐

6.1系統(tǒng)搭建方法

6.1.1激光器及光路

6.1.2相機(jī)及鏡頭

6.1.3測架

6.1.4分析軟件

6.2系統(tǒng)測試

6.2.1算法檢驗(yàn)

6.2.2綜合檢驗(yàn)

6.3在明渠紊流研究中的應(yīng)用

6.3.1實(shí)驗(yàn)設(shè)備及水流條件

6.3.2明渠紊流統(tǒng)計(jì)參數(shù)

6.3.3渦的演化特征

6.3.4橫向渦對雷諾應(yīng)力的貢獻(xiàn)

6.3.5橫向渦與凈力之間的關(guān)系

6.4在方腔流中的應(yīng)用

6.4.1實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)及實(shí)驗(yàn)條件

6.4.2時均流場結(jié)構(gòu)

6.4.3大尺度環(huán)流

6.4.4渦旋的空間分布

第7章超高分辨率高頻PIV系統(tǒng)

7.1基本原理

7.2硬件系統(tǒng)

7.2.1攝像系統(tǒng)

7.2.2光源系統(tǒng)

7.3圖像處理與計(jì)算方法

7.3.1圖像處理

7.3.2粒子匹配算法

7.4黏性底層測量中的應(yīng)用

7.4.1研究背景

7.4.2實(shí)驗(yàn)條件

7.4.3時均流速

7.4.4紊動強(qiáng)度與雷諾應(yīng)力

7.4.5偏態(tài)和峰度系數(shù)

附錄A主要符號對照表

參考文獻(xiàn)