本发明专利技术公开了一种基于粒子图像测速（PIV）技术的压力场计算方法，该方法包括：计算得到初始压力梯度矢量场后，计算所述初始压力梯度矢量场的修正矢量场；依据所述初始压力梯度矢量场和修正矢量场计算得到修正后的压力梯度矢量场；对所述修正后的压力梯度矢量场进行积分，得到压力场。本发明专利技术还同时公开了一种实现所述方法的装置，从而提高压力场的计算精度，且可简化压力场积分算法的复杂度，提高压力积分效率。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种基于粒子图像测速（PIV）技术的压力场计算方法，该方法包括：计算得到初始压力梯度矢量场后，计算所述初始压力梯度矢量场的修正矢量场；依据所述初始压力梯度矢量场和修正矢量场计算得到修正后的压力梯度矢量场；对所述修正后的压力梯度矢量场进行积分，得到压力场。本专利技术还同时公开了一种实现所述方法的装置，从而提高压力场的计算精度，且可简化压力场积分算法的复杂度，提高压力积分效率。【专利说明】一种基于粒子图像测速技术的压力场计算方法和装置
本专利技术涉及激光测速
中的粒子图像测速(Particle ImageVelocimetry，简称PIV)技术，尤其涉及一种基于PIV技术的压力场计算方法和装置。
技术介绍
PIV技术是一种现代激光测速技术，主要运用于流场速度测量，通过追踪示踪粒子在流场中的运动来得到流场速度场。PIV技术通过片光源或者体光源能实现二维或者三维速度场测量，通过高速相机成像还能实现时间解析的PIV实验测量，并利用流体力学控制方程，即N-S方程重构得到和速度场耦合的流场压力场。在压力场重构过程中主要涉及两个技术环节，即:流场压力梯度矢量场的计算和对压力梯度的积分。目前，所述流场压力梯度矢量场的计算和压力积分方法通常采用多积分路径方法。在其实现过程中，需要首先对速度场进行测量，但是实验测量得到的速度场往往存在误差，而且该误差会在由时间解析的速度场求解压力梯度矢量场的过程中被引入，并进一步影响通过对压力梯度矢量场进行积分得到的压力场。由于压力积分方法比较复杂，很难分析出速度场中的误差如何传播并影响到最后的压力场。可见，现有流场压力场的计算精度并不高。此外，所述多积分路径的压力积分方法需要对流场某点的压力采用大量不同路径的积分来消除随机误差，因此压力积分的工作量大、效率低。
技术实现思路
为解决现有技术存在的问题，本专利技术实施例提供一种基于PIV技术的压力场计算方法和装置。本专利技术实施例提供了一种基于PIV技术的压力场计算方法，该方法包括:计算得到初始压力梯度矢量场后，计算所述初始压力梯度矢量场的修正矢量场；依据所述初始压力梯度矢量场和修正矢量场计算得到修正后的压力梯度矢量场；对所述修正后的压力梯度矢量场进行积分，得到压力场。其中，计算所述初始压力梯度矢量场的修正矢量场的方法，包括:设置与所述初始压力梯度矢量场对应的修正矢量场，并形成由初始压力梯度矢量场和对应的修正矢量场构成的中心差分格式的无旋方程；通过拉格朗日乘数法求解所述修正矢量场的最小二范数，依据所述最小二范数和所述中心差分格式的无旋方程形成拉格朗日函数，通过计算所述拉格朗日函数极值问题得到初始压力梯度矢量场的修正矢量场。优选的，如果流场为三维结构，设流场在(x，y，z)三个坐标方向上的网格节点数分别为Nx，Ny, Nz,则所述初始压力梯度矢量场和对应的修正矢量场构成的中心差分格式的无旋方程为:【权利要求】1.一种基于粒子图像测速PIV技术的压力场计算方法，其特征在于，该方法包括: 计算得到初始压力梯度矢量场后，计算所述初始压力梯度矢量场的修正矢量场；依据所述初始压力梯度矢量场和修正矢量场计算得到修正后的压力梯度矢量场；对所述修正后的压力梯度矢量场进行积分，得到压力场。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，计算所述初始压力梯度矢量场的修正矢量场的方法，包括: 设置与所述初始压力梯度矢量场对应的修正矢量场，并形成由初始压力梯度矢量场和对应的修正矢量场构成的中心差分格式的无旋方程； 通过拉格朗日乘数法求解所述修正矢量场的最小二范数，依据所述最小二范数和所述中心差分格式的无旋方程形成拉格朗日函数，通过计算所述拉格朗日函数极值问题得到初始压力梯度矢量场的修正矢量场。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，如果流场为三维结构，设流场在(X，y,z)三个坐标方向上的网格节点数分别为Nx，Ny, Nz,则所述初始压力梯度矢量场和对应的修正矢量场构成的中心差分格式的无旋方程为: 4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述修正矢量场的最小二范数为: 5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述拉格朗日函数为:6.根据权利要求1-5中任一项所述的方法，其特征在于，所述修正后的压力梯度矢量场的计算方法为:泛1 二技,其中，所述;^为修正后的压力梯度矢量场，所述为初始压力梯度矢量场，所述C为修正矢量场。7.根据权利要求1-5中任一项所述的方法，其特征在于，所述对修正后的压力梯度矢量场进行积分的方法包括:相互正交的积分路径法。8.根据权利要求1-5中任一项所述的方法，其特征在于，所述对修正后的压力梯度矢量场进行积分的方法包括:单积分路径法或多积分路径法。9.一种基于粒子图像测速PIV技术的压力场计算装置，其特征在于，该装置包括:矢量场计算模块、修正模块和积分模块；其中， 所述矢量场计算模块，用于计算得到初始压力梯度矢量场后，计算所述初始压力梯度矢量场的修正矢量场； 所述修正模块，用于依据所述初始压力梯度矢量场和修正矢量场计算得到修正后的压力梯度矢量场； 所述积分模块，用于对所述修正后的压力梯度矢量场进行积分，得到压力场。10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述矢量场计算模块计算初始压力梯度矢量场的修正矢量场，为: 设置与所述初始压力梯度矢量场对应的修正`矢量场，并形成由初始压力梯度矢量场和对应的修正矢量场构成的中心差分格式的无旋方程； 通过拉格朗日乘数法求解所述修正矢量场的最小二范数，依据所述最小二范数和所述中心差分格式的无旋方程形成拉格朗日函数，通过计算所述拉格朗日函数极值问题得到初始压力梯度矢量场的修正矢量场。【文档编号】G06F19/00GK103729564SQ201410005284【公开日】2014年4月16日 申请日期:2014年1月6日 优先权日:2014年1月6日 【专利技术者】高琪, 王中一, 王成跃, 王晋军 申请人:北京航空航天大学本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于粒子图像测速PIV技术的压力场计算方法，其特征在于，该方法包括：计算得到初始压力梯度矢量场后，计算所述初始压力梯度矢量场的修正矢量场；依据所述初始压力梯度矢量场和修正矢量场计算得到修正后的压力梯度矢量场；对所述修正后的压力梯度矢量场进行积分，得到压力场。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：高琪，王中一，王成跃，王晋军，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：北京;11
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