(三峡大学 水利与环境学院， 湖北 宜昌 443002)

1 研究背景

PIV(Particle Image Velocimetry)技术是一种瞬态速度场测量技术，其基本原理是通过对流场内的示踪粒子进行互相关分析，从而获得流体的速度场[1]。PIV系统设备性能不断提高，图像处理算法不断改进，速度场数据的准确获取变得更快，因此，近年来被广泛应用于流体动力学的研究中[2-3]。

测量运动水体中的压力一直是难以解决的问题。传统的测压方法有测压孔或测压探针，但由于逐点测量不能获得瞬时压力场，其在研究流体动力学现象中的应用被限制[4-5]。随着PIV技术在各个领域的不断发展，国内外学者开始探索从PIV测量的速度场数据中获取压力场[6]。最早如Gurka等[7]用平面PIV的测量数据求解N-S(Navier-Stokes)方程来构造黎曼边界所需的压力梯度，通过求解压力泊松方程重构压力场，并采用渐变管中的层流和空气射流中的湍流进行验证。Fujisawa等[8]利用PIV的速度数据求解压力泊松方程，获得精确的圆柱绕流压力分布以及合力。De Kat等[9]利用时间解析PIV的速度数据，通过泊松方程获取了方柱的平面压力场，并且比较了压力表面的测量结果。Oudheusden等[10-11]阐述了通过PIV的速度数据重构二维不可压缩和可压缩流的压力场，依据牛顿本构方程，将速度数据采用控制体积法推导压力场，并通过翼型流场进行了验证。Baur[12]基于不可压缩流的动量方程，通过PIV测量的速度场，沿着不同方向上的压力梯度进行积分，从而得到瞬态压力场。Liu 和 Katz[13]通过4次曝光的PIV系统获取速度场，在已知时间间隔的条件下获取流场的时变加速度与位变加速度。……