李晓辉, 王宏伟, 黄 湛, 赵俊波

中国航天空气动力技术研究院, 北京 100074

0 引 言

流场速度测量不仅直接关系到诸如飞机、汽车、高铁等流线型流体动力机械的外形设计和优化，还制约着流体力学的发展。对于流场速度的测量，国内外很早就开始了研究，出现了多种技术方法：如激光多普勒测速(Laser Doppler Velocimetry, LDV)、热线风速仪等单点测量技术；平面激光诱导荧光技术(Planar Laser Induced Fluorescence)、激光散斑测速技术(Laser Speckle Velocimetry, LSV)、粒子图像测速技术(Particle Image Velocimetry，PIV)等非接触二维面测量技术。尤其是PIV技术，不仅能定量地对流场进行时间分辨率上的流场演化测量，还能定性地显示流场结构，对理解流动机理及促进型号研制起到了巨大的推动作用。

但无论是目前倍受关注的湍流、涡流等流体力学基本问题，还是飞行器、舰船、导弹等工程型号研制[1]，都面临着复杂三维非定常流动问题。尤其以隐身、高机动性为特征的新一代飞行器面临的复杂三维流场[2-5]，以微型飞行器和机器鱼为背景的生物和仿生流体力学[6-7]，以跨、超声速混合、燃烧为背景的非定常激波膨胀波引起的可压缩剪切复杂流动[8-10]，以微机电系统为背景的微尺度复杂流动等[11-12]，无不具有强非定常性、强三维空间性等复杂流动现象，而这些问题是二维测量技术无法解决的，因此发展新的三维测量技术势在必行。

目前关于攻克3D3C(Three-dimensional three component)测量技术途径的主流仍然是粒子图像测速技术的延伸和发展，主要包括散焦PIV[13-14]、扫描PIV[15]、全息PIV(Holographic PIV,HPIV)[16]及层析PIV(Tomographic PIV, Tomo-PIV)[17-18]等。其中散焦PIV实质上是一种粒子跟踪测速技术，空间分辨率较低；……