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千眼狼PIV粒子图像测速系统在水利工程研究中的应用

水利工程对生态有着一定的负面影响,大坝等工程建设会导致水生态系统破碎化,影响鱼类原生态环境。为解决水利工程对鱼类等生物的影响,常通过修建鱼通道来实现对鱼类等资源的保护。目前我国鱼通道建设依然存在难题,需要进一步研究鱼道建设运行状态,恢复和改善大坝对上下游鱼类种群的影响。


某高校科研团队利用千眼狼PIV粒子图像测速系统对模拟鱼通道内流场分布情况进行观察,对流速、流态数据值进行分析研究,评价鱼道的建设及运行状态,并对其运行提出合理化建议,以实现对鱼类更有效的保护。


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实验现场


模拟鱼通道实验


实验搭建模拟鱼池内过鱼通道流场,通过PIV粒子图像测速系统采集视场内鱼游动的过程,计算鱼游动周围的流场速度。此次实验结果为水利工程鱼道的过鱼效率及运行提供建设性意见。


PIV粒子图像测速系统


千眼狼PIV粒子图像测速系统是我司与清华大学共同研制,具有完全自主知识产权。与国内外知名厂商同台竞技,高质量通过PIV Challenge挑战赛考验,产品获得国际认可。系统选用国产PIV专用激光器搭配千眼狼高速摄像机,应用成果在Journal of Fluid Mechanics等顶级学术刊物发表。

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国际PIV挑战赛成绩


系统优势:

1.  具备高速跨帧功能的千眼狼高速相机,最高帧率100万fps,跨帧间隔400ns;

2.  PIV挑战赛实战对比,达到国际先进水平的PIV算法;

3.  从软件到硬件的国产化,自主可控,可提供定制化服务;

4.  完善的服务体系,售前、售中、售后无忧服务。


测量原理:


PIV技术来源于流动显示技术,主要通过图像分析技术追踪散布在流场中微小颗粒,并用这些颗粒的运动来表征流体的运动,其具体操作过程为:首先在流场中布撒示踪粒子,使用532nm/527nm的激光或其他光源照亮所测流场区域,通过连续两次或多次曝光,粒子的图像被记录在底片上或成像CMOS面上;采用自相关法、互相关法以及颗粒跟踪等方法处理粒子图像,计算出流场中各点的流速矢量。


总结


根据测量能力的不同,千眼狼粒子图像测速系统主要包括:平面二维粒子图像测速(2D2C-PIV)、平面二维粒子示踪测速系统(2D2C-PTV)、平面二维激光诱导荧光系统(2D2C-PLIF)、平面三维粒子图像测速系统(2D3C-PIV)、立体三维粒子图像测速系统(3D3C-PIV)。


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