1 南京信息工程大学物理与光电工程学院江苏省大气海洋光电探测重点实验室，江苏 南京 210044
2 南京信息工程大学江苏省大气环境与装备技术协同创新中心，江苏 南京 210044
3 南京信息工程大学江苏省气象光子学与光电探测国际合作联合实验室，江苏 南京 210044
在利用莫尔层析技术测量高温复杂流场关键物理参数时，流场的区域划分能够更好地确定成分，这对确保测量精度显得尤为重要。考虑到实际被测流场结构的复杂性，提出了一种自动寻找流场边界的算法对高温复杂流场进行区域划分。为验证算法的有效性和合理性，选取两类典型流场（氩弧等离子体和丙烷-空气火焰流场）进行了实验验证。结果表明，此算法可以显著提高流场区域划分的效率和精度，相关研究成果可以为结构较为复杂的流场重建问题提供一定的基础和思路。
边界寻找 区域划分 莫尔层析技术 复杂流场重建 激光与光电子学进展
2023, 60(5): 0512002
南京理工大学信息物理与工程系, 南京 210094
从不适定问题的求解思想出发,建立了使用Tikhonov正则化方法计算流场参量分布的光偏折层析重建技术。理论上详细讨论了偏折信息的转化、投影方程组的正则化、以及由共轭梯度法实现求解等三个主要步骤。用数值模拟考察该方法对非对称温度分布的重建效果,分别计算了对应不同采样数的欠定与超定投影方程组。结果表明,10次迭代后重建分布的平均误差和峰值误差分别为2.1%和5.2%。使用正则化方法对采集的多方向叠栅偏折投影进行计算,重建出双峰温度场。结果表明,使用正则化方法的双峰值相对误差略高,迭代次数减少,可提高重建效率。
信息光学 流场重建 偏折层析 正则化
南京理工大学信息物理与工程系, 江苏 南京 210014
光学层析技术中,包含在投影信息中的噪声会严重影响重建精度。针对偏折层析的关键环节,提出分两阶段对噪声进行抑制的方法。其一是在数据提取阶段使用小波分析技术对偏移量进行降噪,其二是重建时使用偏折角平均修正算法抑制噪声对迭代计算的影响。模拟实验中使用莫尔层析重建技术对三峰温度场进行了重建,结果显示降噪处理能够明显改善噪声对重建造成的不良影响,对误差曲线的分析表明,该处理使得100次迭代后误差的降幅高达45%。结合8邻域求导算法和降噪处理技术,对小型防风喷焰进行实际测量,证实了莫尔偏折层析技术在流场测量领域的实用价值。
信息光学 流场重建 莫尔层析 降噪
南京理工大学信息物理与工程系, 南京 210094
使用叠栅层析技术解决超音速风洞中复杂密度场的测量难题。应用高灵敏度叠栅偏折仪和间隔角度旋转模型的方法获取超音速风洞中流场的多方向叠栅条纹图。层析计算中使用一种新的偏折角修正迭代的叠栅层析算法,该方法可以实现对有限角采样和包含遮挡物的非完全数据重建,迭代过程中结合内边界平滑滤波提高重建精度。实验中获取了马赫数为2.52的超音速风洞中9幅不同采样角的条纹图,经过50次迭代计算后重建出膨胀波区非对称密度场的截面分布,并对测量结果和误差进行了分析和讨论。使用计算流体力学技术对该密度场进行建模和计算,验证了叠栅层析重建结果的正确性,证实了该技术在测量复杂流场领域的重要价值。
信息光学 流场重建 叠栅层析 超音速风洞
