Алгоритмы реконструкции трехкомпонентного поля скорости в методе Stereo PIV

Авторы

  • Д.М. Маркович
  • М.П. Токарев

Ключевые слова:

калибровка камеры
Stereo PIV
течение в трубе

Аннотация

Представлены принципы Stereo PIV измерений мгновенных полей скорости в потоках жидкости и газа. Рассмотрена задача калибровки камер измерительной стереосистемы применительно к оптическим методам измерения скорости. Обсуждаются возможные причины возникновения ошибки измерения скорости при проведении Stereo PIV эксперимента, в том числе предложен численный алгоритм коррекции калибровки измерительной стереосистемы, который позволяет упростить процесс юстировки системы перед проведением измерений. Описаны два метода стереореконструкции полей скорости. Проведено тестирование всех рассмотренных алгоритмов на реальных экспериментальных данных. Ключевые слова: калибровка камеры, Stereo PIV, течение в трубе

Новые вычислительные технологии

Загрузки

Опубликован

2008-10-02

Выпуск

Том 9 (2008): Выпуск 3.

Раздел

Раздел 1. Вычислительные методы и приложения

Авторы

Д.М. Маркович

Институт теплофизики имени С.С. Кутателадзе СО РАН
проспект Академика Лаврентьева, 1, 630090, Новосибирск

М.П. Токарев

Институт теплофизики имени С.С. Кутателадзе СО РАН
проспект Академика Лаврентьева, 1, 630090, Новосибирск

Библиографические ссылки

  1. Токарев М.П., Маркович Д.М., Бильский А.В. Адаптивные алгоритмы обработки изображений частиц для расчета мгновенных полей скорости // Вычислительные технологии. 2007. 12, № 3. 109-131.
  2. Hinsch K.D. Holographic particle image velocimetry // Meas. Sci. Technol. 2002. 13. 61-72.
  3. Maas H.G., Gruen A., Papantoniou D. Particle tracking velocimetry in tree-dimentional flows // Exp. Fluids. 1993. 15. 133-146.
  4. Elsinga G.E., Scarano F., Wieneke B., Oudheusden B.W. Tomographic particle image velocimetry // Exp. Fluids. 2006. 41. 933-947.
  5. Arroyo M.P., Greated C.A. Stereoscopic particle image velocimetry // Meas. Sci. Technol. 1991. 2. 1181-1186.
  6. Prasad A.K. Stereoscopic particle image velocimetry // Exp. Fluids. 2000. 29. 103-116.
  7. Prasad A.K., Jensen K. Sheimpflug stereocamera for particle image velocimetry in liquid flows // Appl. Opt. 1995. 34. 7092-7099.
  8. Soloff S.M., Adrian R.J., Liu Z-C. Distortion compensation for generalized stereoscopic particle image velocimetry // Meas. Sci. Technol. 1997. 8. 1441-1454.
  9. Willert C.E. Assessment of camera models for use in planar velocimetry calibration // Exp. Fluids. 2006. 41. 135-143.
  10. Doorne C.W. H., Westerweel J. Measurement of laminar, transitional and turbulent pipe flow using Stereoscopic-PIV // Exp. Fluids 2007. 42. 259-279.
  11. Алексеенко С.В., Бильский А.В., Маркович Д.М. Применение метода цифровой трассерной визуализации для анализа турбулентных потоков с периодической составляющей // Приборы и техника эксперимента. 2004. № 5. 145-153.
  12. Lawson N.J., Wu J. Three-dimensional particle image velocimetry: error analysis of stereoscopic techniques // Meas. Sci. Technol. 1997. 8. 894-900.
  13. Грузман И.С., Киричук В.С., Косых В.П., Перетягин Г.И., Спектор А.А. Цифровая обработка изображений в информационных системах. Учеб. пособие. Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2002.
  14. Press W.H., Flannery B.P., Teukolsky S.A., Vetterling W.T. Numerical recipes in C : the art of scientific computing. Cambridge: Cambridge University Press, 1992.
  15. Fournel T., Lavest J.-M., Coudert S., Collange F. Self-calibration of PIV video-cameras in Scheimpflug // Particle velocimetry: recent improvements. Ed. by M. Stanislas, J. Westerweel, J. Kompenhans. Proceedings of the EURO-PIV2 Workshop. Zaragoza, Spain, March/April 2003. Berlin: Springer, 2003. 391-405.
  16. Giordano R., Astarita T. Stereo PIV applied to non-uniform simulated displacement fields // Proceedings of the 7th International Symposium on Particle Image Velocimetry. Rome, Italy, September 11-14, 2007.
  17. Scarano F., David L., Bsibsi M., Calluaud D. S-PIV comparative assessment: image dewapring+misalignment correction and pinhole+geometric back projection // Exp. Fluids. 2005. 39. 257-266.
  18. Coudert S.J. M., Schon J.P. Back-projection algorithm with misalignment corrections for 2D3C stereoscopic PIV // Meas. Sci. Technol. 2001. 12. 1371-1381.
  19. Wieneke B. Stereo-PIV using self-calibration on particle images // Exp. Fluids. 2005. 39. 267-280.
  20. Meinhart C.D., Wereley S.T., Santiago J.G. A PIV algorithm for estimating time-averaged velocity fields // Journal of Fluids Engineering. Transactions of the ASME. 2000. 122. 285-289.
  21. Wieneke B. Volume self-calibration for stereo-PIV and tomographic-PIV // Proceedings of the 7th International Symposium on Particle Image Velocimetry. Rome, Italy, September 11-14, 2007. Heikkilä J., Silvén O. A four-step camera calibration procedure with implicit image correction // Proceedings of the International Conference on Computer Vision and Pattern Recognition. Toronto: IEEE Computer Society Press, 1997. 1106-1112.
  22. Ахметбеков Е.К., Бильский А.В., Ложкин Ю.А., Маркович Д.М., Токарев М.П., Тюрюшкин А.Н. Система управления экспериментом и обработки данных, полученных методами цифровой трассерной визуализации (ActualFlow) // Вычислительные методы и программирование. 2006. 7. 79-85.
  23. Raffel M., Willert C.E., Wereley S.T., Kompenhans J. Particle image velocimetry. A practical guide. Berlin: Springer, 2007.
  24. Willert C. Stereoscopic digital particle image velocimetry for application in wind tunnel flows // Meas. Sci. Technol. 1997. 8. 1465-1479.
  25. Stanislas M., Okamoto K., Kähler C.J.,
  26. Westerweel J. Main results of the third international PIV challenge // Exp. Fluids. 2008. 45. 27-71.