学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

沙粒表面带电与旋转对PIV测量结果的影响

作 者: 严杰
导 师: 谢莉
学 校: 兰州大学
专 业: 工程力学
关键词: 带电沙粒 不规则沙粒 沙粒旋转 时域有限差分法(FDTD) 几何光学法(GO) 粒子成像测速仪(PIV)
分类号: O441.1
类 型: 硕士论文
年 份: 2011年
下 载: 32次
引 用: 0次
阅 读: 论文下载
 

内容摘要


随着风沙运动的研究的实验仪器改进,许多光学仪器用于风沙运动研究,如用于测量沙粒速度、粒径的光学仪器粒子图像测速仪(particle image velocimetry,简称PIV)。任何影响光学性质的因素都将可能影响光学仪器的测量结果,比如沙粒形状、沙粒表而表而电荷以及沙粒旋转。本文基于Zhou等给出的单颗球形沙粒的电磁波散射模型,利用时域有限差分法(FDTD)模拟单颗沙粒对电磁波的衰减,并计算了给定能见度下考虑沙粒带电对电磁波的衰减,给出了沙粒带电以及不带电对电磁波衰减系数的比值随电磁波频率的变化。结果表明,在厘米波段到分米波段内,沙粒表面带电使沙尘暴对电磁波的衰减效率急剧增大,会极大的影响了电磁波通信。利用几何光学法(GOA),计算带有自由电荷的沙粒表面的光反射率和透射率,并得到单颗球形沙粒的散射强度,最后分析沙粒带电对PIV粒径与浓度测量的误差,结果表明,沙粒带电使得粒径测量的误差能够达到30%左右,而浓度测量的误差则高达300%左右。基于PIV测速度原理以及测量颗粒粒径原理,分析了经过一个激光脉冲时间前后CCD拍摄到的两帧沙粒二维图像,计算了沙粒因旋转而导致的沙粒质心位移与成像中点位移的差别以及不同时刻成像面的大小,导出PIV测量不规则旋转沙粒速度和粒径的测量误差公式。结果表明PIV测速误差与沙粒速度有关,速度越大测速误差越小,最大测速误差不超过10%,可通过增大激光脉冲时间间隔以减小PIV的测速误差。

全文目录


中文摘要  3-4
ABSTRACT  4-7
第一章 绪论  7-12
  1.1 研究背景及意义  7-8
  1.2 研究现状  8-10
    1.2.1 沙粒带电的研究现状  8-9
    1.2.2 沙粒旋转的研究现状  9-10
    1.2.3 PIV在风沙流测量中的应用  10
  1.3 文章研究内容及安排  10-12
第二章 带电球形沙粒散射场的数值计算  12-26
  2.1 沙粒带电模型  12-13
  2.2 FDTD计算原理  13-19
  2.3 几何光学计算原理  19-23
  2.4 结果分析  23-25
  2.5 小结  25-26
第三章 沙粒带电对PIV测量结果的影响  26-32
  3.1 PIV的系统组成及粒径测量原理  26-27
  3.2 带电对PIV测量粒径和浓度的影响  27-30
  3.3 小结  30-32
第四章 沙粒旋转对PIV测量结果的影响  32-38
  4.1 PIV测速原理  32-34
  4.2 沙粒旋转对PIV测量结果的影响  34-37
  4.3 小结  37-38
第五章 结论  38-40
  5.1 主要结论  38
  5.2 研究展望  38-40
参考文献  40-43
在学期间的研究成果  43-44
致谢  44

相似论文

  1. 闪电脉冲电磁场及其耦合效应的研究,O441.4
  2. 移动电话近区场电磁辐射规律及防护措施研究,X591
  3. 基于表面等离激元效应的金属纳米结构光学特性的研究,O482.3
  4. 手机天线对人脑的电磁辐射仿真研究,R144
  5. 风沙流中沙粒拖曳力系数初步探讨,O359
  6. 二维光子晶体波导耦合器开关特性的FDTD研究,TN252
  7. FDTD方法及其在电磁兼容问题中的应用,TM15
  8. 微波有源电路的FDTD仿真,TN454
  9. 基于时域有限差分(FDTD)法的电磁场通用仿真软件设计,TP391.9
  10. FDTD分析高功率脉冲对微波电路的影响,TN62
  11. 宽带及双频双极化微带天线研究,TN821
  12. 天线问题的FDTD研究,TN820
  13. 用时域有限差分法和傅里叶变换分析金属光栅衍射的偏振特性,O438.2
  14. Morpho Rhetenor蝴蝶翅膀结构光学散射电磁特性FDTD分析,Q967
  15. 时域有限差分电磁仿真软件的三维网格剖分及其设计,O441
  16. 二维FDTD集成光波导模拟及子域合成法研究,TN252
  17. 非均匀媒质区域二阶精度FDTD方程,TM15
  18. 手机与人体相互作用的数值模拟研究,R319
  19. 基于FDTD算法的微带天线多频带和宽频带特性研究,TN822
  20. 时域有限差分法在双原子分子光谱量子力学计算中的应用,O413.1

中图分类: > 数理科学和化学 > 物理学 > 电磁学、电动力学 > 电磁学 > 电学
© 2012 www.xueweilunwen.com