流場可視化技術及其在水環(huán)境中的應用

目錄
總序一
總序二
總序三
前言
第1章 緒論 1
1.1 水環(huán)境問題與流場可視化 1
1.1.1 水利設施與流體運動 1
1.1.2 水處理反應器中的流體 2
1.2 可視化技術 8
1.2.1 可視化的研究內(nèi)容及意義 9
1.2.2 可視化技術的應用 10
1.2.3 可視化技術的分類 11
1.3 流場可視化 13
1.3.1 流場可視化研究內(nèi)容 14
1.3.2 流場可視化特點 15
1.3.3 流場可視化流程 16
1.3.4 流場可視化分類 17
1.3.5 流場可視化方法 21
1.4 流場可視化技術應用前景 28
參考文獻 31
第2章 流場測量技術 35
2.1 技術概述 36
2.2 常用流場測量技術 37
2.3 粒子圖像測速技術 40
2.3.1 粒子圖像測速技術概述 41
2.3.2 PIV 技術原理及特點 43
2.3.3 PIV 技術系統(tǒng)組成 44
2.3.4 PIV 提取算法 48
2.4 流場的相關參數(shù) 50
參考文獻 52
第3章 氣相速度場的可視化 56
3.1 流場圖像預處理 56
3.1.1 圖像的數(shù)值化 57
3.1.2 圖像閾值分割 60
3.1.3 氣泡圖像的分割 67
3.1.4 圖像降噪與增強 72
3.1.5 邊緣提取 75
3.1.6 圖像拼接 76
3.2 氣相速度場獲取 79
3.2.1 圖像灰度分布互相關法 80
3.2.2 傅里葉變換法 81
3.2.3 BICC 算法 86
3.2.4 RCC-PIV 法 88
3.3 氣相流場數(shù)據(jù)后處理 89
3.3.1 亞像素擬合 89
3.3.2 錯誤矢量去除 90
3.3.3 4 幀粒子跟蹤測速算法 93
參考文獻 97
第4章 液相速度場的可視化 100
4.1 兩相分離技術 100
4.1.1 灰度分辨法 100
4.1.2 粒徑分辨法 101
4.1.3 激光誘導熒光法 102
4.1.4 中值濾波法 103
4.1.5 滑移速度法 104
4.2 逆解析技術 105
4.2.1 逆解析原理 106
4.2.2 逆解析方程求解 108
4.2.3 逆解析參數(shù)的確定 109
4.2.4 逆解析的優(yōu)勢 113
4.3 逆解析算法的驗證 115
4.3.1 泰勒-格林渦驗證逆解析 117
4.3.2 歐拉-歐拉模型驗證逆解析 127
參考文獻 133
第5章 曝氣池中流體可視化的研究與應用 135
5.1 曝氣池裝置與系統(tǒng) 135
5.1.1 裝置模型 135
5.1.2 裝置系統(tǒng) 137
5.1.3 氧轉(zhuǎn)移模型 138
5.2 曝氣池中氣泡運動規(guī)律 139
5.2.1 曝氣量對氣泡運動的影響 139
5.2.2 縱橫比對氣泡運動的影響 142
5.2.3 曝氣器布置間距對氣泡運動的影響 144
5.3 曝氣池中氧傳質(zhì)規(guī)律 147
5.3.1 不同曝氣量下氧轉(zhuǎn)移規(guī)律 149
5.3.2 不同縱橫比下氧轉(zhuǎn)移規(guī)律 151
5.3.3 不同曝氣器布置間距下氧轉(zhuǎn)移規(guī)律 152
5.4 氣泡運動對水處理效果的影響 154
5.4.1 水處理裝置圖 154
5.4.2 優(yōu)化處理效果 156
參考文獻 158
第6章 流場可視化應用實例 160
6.1 流場可視化在水庫研究中的應用 160
6.1.1 水庫堤壩的摻氣減蝕研究 160
6.1.2 水庫流場模擬研究 162
6.2 流場可視化在水土保持研究中的應用 166
6.2.1 沙棘柔性壩概述 166
6.2.2 可視化流場的獲取 167
6.2.3 流場的分析 174
6.3 流場可視化在過魚設施優(yōu)化中的應用 177
6.3.1 魚道研究進展 178
6.3.2 魚道流場可視化 179
6.3.3 流場模擬及可視化結(jié)果 182
參考文獻 187