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基于PIV测试技术的涡轮动叶栅流场可视化研究
摘要：
该研究采用PIV（粒子图像测速）测试技术，对涡轮动叶栅流场进行可视化研究。通过对不同涡轮转速下流场的PIV测量及数据分析，得出了流场的速度分布、湍流强度等关键参数，并对其进行了可视化展示。研究结果表明，PIV测试技术能够有效地获得流场信息，成为研究涡轮动叶栅流场的重要工具之一。
关键词：PIV测试技术；涡轮动叶栅；流场可视化；湍流强度；速度分布
1引言
涡轮动叶栅是航空发动机中的重要部件之一，其工作状态直接影响发动机的性能和可靠性。在设计过程中，需要对涡轮动叶栅的流场进行研究和优化。流场研究是近年来涡轮动叶栅研究的热点之一，其中流场的可视化研究是最为直观、直接的方法之一。
2PIV测试技术原理
PIV（ParticleImageVelocimetry）是一种速度图像成像测量技术，具有非接触、高灵敏度、全场实时测量等优点。其实现过程主要包括激光发射、流场中加入透明微粒、实时记录速度图像等。其中，透明微粒在流场中跟随流动，在两个互相平行的光平面上被激光器照射，形成散射光图像，记录散射光的二维图像，得出相邻时刻的散射光二维图像的微粒位移，进而求出速度。
3实验方法
本研究采用PIV系统对涡轮动叶栅流场进行实验研究，实验所用的装置如图1所示。
（图1实验装置）
该实验装置由激光发射器、光电子探头、数字成像系统等组成。首先，在涡轮动叶栅工作时，将涡轮转速设置为不同的值，每个转速下进行连续的PIV测量并记录数据，最终得到流场的速度分布、湍流强度等关键参数。
4实验结果及分析
以转速为5000转/min为例，利用PIV技术获得了相邻瞬间流场的速度分布图和湍流强度图，如图2、图3所示。
（图2转速为5000转/min时流场速度分布图）
（图3转速为5000转/min时流场湍流强度图）
从图2、图3中可以看出，涡轮动叶栅流场在不同位置和方向上流速变化较大，湍流强度也存在显著差异。根据不同转速时的PIV测试结果，得出了涡轮转速与流场速度分布、湍流强度等参数的关系曲线，如图4所示。
（图4不同转速下流场速度分布和湍流强度的关系曲线）
5结论
本研究采用PIV测试技术，对涡轮动叶栅流场进行了可视化研究。通过对不同转速下流场的PIV测量及数据分析，研究得出了流场的速度分布、湍流强度等关键参数，并对其进行了可视化展示。研究结果表明，PIV测试技术能够有效地获得流场信息，在研究涡轮动叶栅流场时具有重要的应用价值。
参考文献：
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