一种基于PIV技术的可压缩流体压力场的计算方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于粒子图像测速(PIV)技术的可压缩流体压力场的计算方法，该方法包括：选取气体状态方程、热量状态方程、流体力学控制方程组即N‑S方程组中的动量方程和能量方程作为计算可压缩流体压力场的基本方程组，按照预测‑校正技术的要求对其重新整理并进行有限差分处理；根据流场的具体形式，给定适当的边界条件；使用预测‑校正技术对所述基本方程组进行时间推进求解，得到与PIV速度场相对应的压力场。本发明专利技术还同时公开了一种实现所述方法的装置，从而为可压缩流体提供了基于PIV技术的压力场测量方案，克服了现有的不可压缩流体压力场计算的局限性，大大扩展了基于PIV技术的流场测压方案的应用范围。

【技术实现步骤摘要】
一种基于PIV技术的可压缩流体压力场的计算方法和装置
本专利技术涉及激光测速
中的粒子图像测速(ParticleImageVelocimetry，简称PIV)技术，特别地，涉及一种基于粒子图像测速技术的可压缩流体压力场的计算方法和装置。
技术介绍
在现代流体力学领域，PIV作为一种可信度高、用途多样和测量范围广的定量测量技术，发挥着十分重要的作用。PIV属于间接的流场测速技术，通过在流场中均匀散布粒子或气泡等标记物，使用相机把标记物的运动轨迹记录下来，然后通过自相关或互相关原理对图像进行处理，即可获得流场的速度信息。根据PIV测得的速度场数据，通过结合流体力学控制方程组(N-S方程)，可以得到与PIV速度场相对应的流场压力场。该方法避免了静压管、皮托管等传统测压设备对流场的干扰，同时为流场内部压力的测量提供了解决方案。目前，基于PIV技术的压力场计算方法和装置主要集中在不可压缩流体的范围，这极大地限制了该方法的实际应用。随着PIV技术在超声速以及高超声速流场中的广泛运用，基于PIV技术的可压缩流场(尤其是含有激波的超声速复杂流场)压力场的计算方法和装置显得越来越重要。专利技术内本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于粒子图像测速技术的可压缩流体压力场的计算方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：步骤1，选取气体状态方程、热量状态方程、流体力学控制方程组(N‑S方程组)中的动量方程和能量方程作为计算可压缩流体压力场的基本方程组，按照预测‑校正技术的要求对其重新整理并进行有限差分处理；步骤2，根据流场的具体形式，给定适当的边界条件；步骤3，使用预测‑校正技术对所述基本方程组进行时间推进求解，得到与PIV速度场相对应的压力场。

【技术特征摘要】
1.一种基于粒子图像测速技术的可压缩流体压力场的计算方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：步骤1，选取气体状态方程、热量状态方程、流体力学控制方程组(N-S方程组)中的动量方程和能量方程作为计算可压缩流体压力场的基本方程组，按照预测-校正技术的要求对其重新整理并进行有限差分处理；步骤2，根据流场的具体形式，给定适当的边界条件；步骤3，使用预测-校正技术对所述基本方程组进行时间推进求解，得到与PIV速度场相对应的压力场。2.根据权利要求1所述的基于粒子图像测速技术的可压缩流体压力场的计算方法，其特征在于，步骤一包括以下四个步骤：步骤11，选取气体状态方程和热量状态方程，以使得基本方程组封闭；步骤12，选取N-S方程组中主流方向上的动量方程作为基本方程，以提高最终的压力场精度；步骤13，选取N-S方程组中的能量方程作为基本方程，以满足流场能量守恒的物理性质；步骤14，按照预测-校正技术的要求，对所述基本方程组重新整理并进行有限差分处理。3.根据权利要求2所述的基于粒子图像测速技术的可压缩流体压力场的计算方法，其特征在于，如果流场为三维结构，则基本方程组为：气体状态方程：p＝ρRT；热量状态方程：e＝cvT；动量方程和能量方程(采用了矢量表达方式)：其中，所述R表示气体常数；所述p,ρ,T,e和E分别表示流场的压力、密度、温度、内能和总能；所述u,v,w分别表示流场速度沿坐标轴的三个分量，已由PIV测量得到；所述qx,qy,qz分别表示流场单位体积热的增长率沿坐标轴的三个分量；所述τi,j(i,j＝x,y,z)表示流场中流体元所受的表面应力；其中，1

【专利技术属性】
技术研发人员：刘顺，徐惊雷，俞凯凯，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32