黄天立，王 倩

上海交通大学 机械与动力工程学院，上海 200240

0 引言

作为流动类型判断、压力计算等的基础数据，流速是流体力学研究中最为重要的参数之一。流速测量技术是开展流体相关实验研究和工程应用的重要技术手段，对于研究基本物理现象和深入解释流动机理具有重要意义。在过去几十年里，流速测量技术不断发展，经历了从介入式到非介入式、从单点到平面再到全场、从低速测量到超声速测量的过程[1]。传统的流速测量主要为介入式测量，包括皮托管（Pitot tube）、热线热膜风速仪（HWFA,Hot Wire Film Anemometer）等，不足之处是会对流场产生较大的扰动。近年来发展了基于图像处理技术的流速测量方法，包括粒子图像测速（PIV,Particle Image Velocimetry）、基于纹影成像的速度测量等。PIV 是目前最常用的全场测速技术，通过在流场中布撒示踪粒子，以脉冲激光片光源入射所测流场区域，采用相机连续两次或多次采集粒子图像，通过互相关算法求得流场速度分布。在示踪粒子浓度较低时，也可对单个粒子进行测量，即粒子跟踪测速技术（Particle Tracking Velocimetry,PTV）[2]。纹影成像基于折射率与密度梯度的关系将透明工质流动可视化，是一种常用的流场观察方法。近年来，有学者结合互相关算法和光流算法，探讨了利用纹影图像测速的可能性。与PIV 相比，纹影图像测速以普通光源代替激光光源，节省了成本，且无需添加示踪粒子，可以实现无扰动测量[3]。对于可压缩湍流边界层内的流动，因难以添加示踪粒子无法使用PIV 方法，采用纹影图像测速则可获得较好结果，已被应用于激波、边界层、带电流场及腐蚀性流场等的定性和定量研究中[4-6]。……