Введение
1 Обзор литературы 16
1.1 История развития метода PIV 16
1.1.1 Разработка новых методов и техник 18
1.1.2 Методы проверки качества алгоритмов 23
1.1.3 Применение PIV для диагностики потоков 24
1.1.4 Современные исследования методов расчета полей скорости по изображениям частиц в России 25
1.2 Стереоскопические измерения полей скорости методом PIV 25
1.2.1 Другие подходы измерения трехкомпонентных полей скорости по изображениям частиц 29
1.3 Обзор существующих программных систем для метода PIV 31
2 Метод PIV в двухкомпонентной конфигурации 34
2.1 Краткое описание метода 34
2.2 Стандартный кросскорреляционный алгоритм 36
2.2.1 Методы вычисления кросскорреляшюнной функции 37
2.2.2 Применение оконных фильтров 38
2.2.3 Подпиксельная интерполяция смещения частиц 39
2.3 Моделирование синтетических изображений частиц 40
2.3.1 Описание набора №1 44
2.3.2 Описание набора №2 44
2.3.3 Описание набора №3 45
2.3.4 Описание набора №4 45
2.3.5 Описание набора №5 45
2.4 Анализ погрешности стандартного кросскорреляционного алгоритма . 45
2.5 Методы коррекции ошибок 50
2.6 Передаточная функция ИС на основе метода PIV 53
2.7 Итерационный подход 56
2.7.1 Смешение расчетных областей 57
2.7.2 Восстановление изображения, интерполяция 59
2.7.3 Непрерывная деформация изображения 61
2.7.4 Фильтрация и интерполяция промежуточных полей скорости . 61
2.7.5 Восстановление поля скорости при уточнении сетки 63
2.7.6 Схема итерационного алгоритма 64
2.7.7 Анализ погрешности метода 66
2.7.8 Передаточная функция итерационного метода 68
2.8 Адаптивный подход 70
2.8.1 Определение уровня сигнала 70
2.8.2 Выбор точек измерения и размеров областей опроса 72
2.8.3 Метод эллиптических расчетных окон 75
2.8.4 Другие методы 78
2.9 Заключение 80
3 Метод PIV в стереоскопической конфигурации 82
3.1 Принцип метода Stereo PIV 82
3.2 Калибровка камеры для оптических методов диагностики потоков . 85
3.2.1 Модель камеры 86
3.2.2 Методы оценки параметров модели камеры 89
3.2.3 Изготовление калибровочных мишеней 89
3.2.4 Распознавание образов опорных точек и привязка к координатной сетке 94
3.2.5 Моделирование ошибки определения центра круглых маркеров калибровочной мишени 96
3.2.6 Метод коррекции калибровки камеры 100
3.2.7 Анализ погрешности калибровки камеры 105
3.2.8 Краткий обзор существующих программных реализаций 105
3.3 Методы стереореконструкции полей скорости 107
3.3.1 Метод репроекции изображений 107
3.3.2 Метод локальных градиентов модели камеры 108
3.3.3 Анализ погрешности метода стереореконструкции 110
3.4 Моделирование синтетических изображений для стереоскопической конфигурации 110
3.5 Тестирование методов 111
3.5.1 Результаты калибровки камеры 112
3.5.2 Результаты стереореконструкции полей скорости 114
3.6 Заключение 116
4 Реализация программного обеспечения для И С на основе метода PIV 119
4.1 Архитектура и обшая характеристика ПО ActualFlow 119
4.2 Подсистема обработки данных 122
4.2.1 Общие принципы 122
4.2.2 Обмен данными 127
4.2.3 Управление параметрами алгоритмов 129
4.2.4 Управление обработкой 131
4.2.5 Многопоточная обработка данных 134
4.2.6 Распределенная обработка данных 136
4.2.7 Реализация библиотек алгоритмов 139
4.3 Заключение 142
5 Тестирование и примеры использования разработанного ПО в составе ИС 144
5.1 Введение 144
5.2 Описание метода проверки алгоритмов и системы тестирования 144
5.3 Результаты тестирования на PIV Challenge 2003 147
5.3.1 Тестовый пакет А 147
5.3.2 Тестовый пакет В 148
5.3.3 Тестовый пакет С 152
5.4 Результаты тестирования на PIV Challenge 2005 153
5.4.1 Тестовый пакет А 154
5.4.2 Тестовый пакет В 157
5.4.3 Тестовый пакет D 159
5.4.4 Тестовый пакет Е 161
5.5 Изотермические гидродинамические потоки 162
5.6 Аэродинамические потоки 168
5.6.1 Изотермические 169
5.6.2 Неизотермические 172
5.7 Заключение 176
Заключение 178
Список литературы 179
Благодарности 190
