全文总字数：2163字

1. 研究目的与意义及国内外研究现状

粒子图像测速技术，又称piv技术（particle image velocimetry）是一种多点的，瞬态的，无接触的激光流体力学测速方法。以往的方法如激光多普勒测速法（ldv），超声波多普勒测速法（adv）等只能对流场进行单点测量，而且这些测量方法需要将传感器放入流场中才能测量，这样会对流场造成扰动。piv技术则克服了这些缺点，能对流场进行多点的，无扰动的测量，这些特点使得piv技术得到了广泛的应用。

近年来，很多研究人员对piv技术进行了大量的研究，使得其快速发展，但是理论和应用方面还存在一些不足，主要体现在piv技术实现的快速算法和后处理方面。其中主要包括图像降噪，粒子图像的复原和增强，误对应粒子速度矢量的判断与消除等，鉴于此本课题准备对粒子图像测速技术的数据处理方法进行研究。

研究意义：一方面提高piv技术的应用能力。另一方面，进一步巩固学所学的专业知识，对piv技术的知识和原理有全面的掌握。

国内外研究现状

piv技术原理简单，就是在流场中撒入示踪粒子，以粒子速度代表其所在流场内相应位置处流体的运动速度。应用强光（片形光束）照射流场中的一个测试平面，用成像的方法记录下2次或多次曝光的粒子位置，用图像分析技术得到各点的位移，由位移和曝光的时间间隔便可得到流场中的各点的速度矢量。

目前的研究主要集中在粒子图像处理算法的研究上。传统的互相关算法，大都基于在充分小的子域内流速的大小及方向近似不变的假定(这实际上是把子域内的流体当作刚体来处理)，而实际流场往往并非如此。为此应用中一方面要保证所分析的子区域足够小，以满足流速的大小及方向近似不变的假定；另一方面子域过小又会引起有效粒子对的减少，难以满足相关分析对粒子数的要求。为了研究流体运动的不均匀性对于一个诊断区内速度矢量测量结果的影响，北大魏庆鼎教授针对5种典型的不均匀性进行了讨论，数值实验的结果表明有几种流体运动不均匀性会显著地影响这种粒子图像测速方法的精度。鉴于以上矛盾，一些研究者相继提出了改进的互相关法，如huang等和田晓东 提出的迭代法，董守平提出的拓扑图论法。

2. 研究的基本内容

以往的PIV的图像前处理通常采用中值降噪，均值降噪或者维娜去噪等方法，这些图像降噪方法精度较低，本课题主要研究小波变换去噪方法在PIV技术中的应用。同时将在原有互相关算法的基础上进行基于光流法的研究，应用在速度场的计算及原有互相关算法得到的速度场的修正。

3. 实施方案、进度安排及预期效果

实行方案： 研究粒子图像测速的互相关算法（包括前处理，粒子对匹配，计算速度场，后处理等），对采集的一对粒子图像应用研究的算法，通过matlab程序计算得出结果，分析检验结果。

进度：2016.1-2016.2 确定论文题目和论文大纲，查阅国内外相关研究文献，并进行总结，开始撰写并完成开题报告；

4. 参考文献

[1] 金上海.piv技术的算法研究[d]:[硕士学位论文]. 西安: 西安理工大学， 2003.

[2] 张伟 ，葛耀君，杨泳昕. 粒子图像测速技术互相关算法研究进展[j]. 力学进展, 2007, 37(3): 2-6.

[3] 马鹏飞，杨金孝. 基于光流法的粒子图像测速[j]. 科学技术与工程， 2012, 12(32): 2-4.