流动显示技术是流体力学研究中的重要手段之一,该书主要介绍了流动显示技术中的基本概念,以及多种流动显示方法的实现原理与应用范围,并诵过已开展的具体实验举例分析不同流动显示技术的优缺点,主要设备组成,数据采集和流场特征提取方法,以及不确定性分析和实验应注意事项等,并给出一系列的流动显示测量结果展示。
《流动显示技术与应用(第2版)》主要面对机械、航空航天、土木工程以及海洋和物理学等领域中从事流体力学实验研究的研究人员和学生,同时,该书也可以作为科普书籍让感兴趣的大众对流动显示技术有一定了解。
《流动显示技术与应用(第2版)》正文分为十二个章节。第一章为流动可视化的基本原理、应用及发展的简介,第二章为氢气泡流动显示技术,第三章为染色与烟线流动显示技术,第四章为分子标记测温测速技术,第五章为气相流动平面成像技术,第六章为数字粒子成像测速技术,第七章为温敏液晶表面测温技术,第八章为压敏、剪敏涂料测量技术,第九章为可压缩流动成像技术汇总,第十章为三维成像技术,第十一章为全分辨率定量流动的四维成像可视化技术,第十二章为高梯度可压缩流动数字成像的可视化、特征提取及定量化。附录中给出了一些实验结果彩色图。
流动显示技术(flow visualization)是流动分析中最有效的工具之一,对于提高我们对复杂流体流动的理解至关重要。实际上,流体力学领域的一些重大发现是借助流动可视化技术实现的。
本书旨在为即将开展流动可视化研究的工作者提供知识储备。虽然它主要是为机械、航空航天、土木工程以及海洋学和物理学领域的学生和研究人员编写的,但我们希望包括医学领域在内的其他研究人员也能发现本书有很大价值。我们也希望本书在深度和广度上能够为那些在流动可视化方面经验不足及有相当经验的研究人员提供参考。为了全面地了解流动现象,通常需要定量测量来补充流动可视化技术。流动成像中最令人激动的进步之一是部分流动可视化技术可以提供定量结果,如粒子红外测速(PIV)和分子标记测速(MTV)等。我们在本书中重点介绍了这种两用方法。
本书分为两个主要部分。第一部分由12章组成,每章介绍不同的流动显示技术。第1章介绍使用临界点理论解释流动可视化结果,它对于每位读者都是必要的,因为它强调了在解释流动可视化结果时一些可能出现的问题。其余章节专门讨论和实现特定的流动可视化技术:第2章,氢气泡显示技术;第3章,染色剂和烟雾显示技术;第4章.分子标记速度测量与温度测量技术;第5章,气相流动平面成像;第6章,数字粒子图像测速技术;第7章,热致变色液晶的表面温度测量:第8章,压力敏感与剪切敏感涂料;第9章,可压缩流动的流动显示方法;第10、11章,三维和四维成像技术;第12章,高梯度可压缩流动数值显示的可视化、特征提取与量化。它们都是由流动可视化领域公认的专家撰写的。第二部分由来自世界各地的学术带头人员拍摄的一系列流动图像组成。这些插图给出了本书介绍的技术的一些例子和部分著名流动现象的高质量图像。
流动可视化涵盖范围广泛,本书当然不可能将所有主题全部包含,主题的选择也许会引起争议,也会存在许多遗漏。对于本书中的任何问题和遗漏,作者深表歉意。
最后,我们想借此机会对本书中所有分享流动可视化专业知识的作者们表示感谢,感谢他们的辛勤工作与特殊贡献。本书的完成离不开他们,我们希望他们对本书感到满意。
第1章 诠释流动显示
1.1 简介
1.2 流型中的临界点
1.3 流线、迹线与脉线的关系
1.4 截面流线
1.5 分支线
1.6 借助脉线与流线诠释非定常流型
1.7 小结
1.8 参考文献
第2章 氢气泡显示技术
2.1 引言
2.2 氢气泡生成系统
2.3 气泡探针
2.4 照明一
2.5 独特的应用
2.6 参考文献
第3章 染色剂和烟雾显示技术
3.1 引言
3.2 水中的流动显示技术
3.2.1 传统的染色剂
3.2.2 洗衣增白剂
3.2.3 牛奶
3.2.4 荧光染色剂
3.2.5 染色剂注入方法
3.2.6 检流流体
3.2.7 电解沉积
3.3 空气中的流动显示
3.3.1 烟雾风洞
3.3.2 发烟装置
3.3.3 线技术
3.3.4 氯化钛
3.4 摄影设备与摄影技术
3.4.1 照明
3.4.2 相机
3.4.3 镜头
3.4.4 胶片
3.5 注意事项
3.6 参考文献
第4章 分子标记速度测量与温度测量技术
4.1 引言
4.2 光敏示踪剂特性
4.2.1 光致变色染色剂
4.2.2 磷光超分子
4.2.3 可光解染色剂
4.3 分子标记技术的示例
4.3.1 磷光超分子
4.3.2 可光解染色示踪剂
4.4 图像处理和试验准确性
4.4.1 线处理技术
4.4.2 网格处理技术
4.4.3 射线追踪
4.4.4 分子标记测温法
4.5 参考文献
第5章 气相流动平面成像
5.1 引言
5.2 平面激光诱导荧光
5.2.1 基于激光诱导荧光的速度追踪
5.3 分子与粒子的瑞利成像
……
第6章 数字粒子图像测速技术
第7章 热至变色液晶的表面温度测量
第8章 压力敏感与剪切敏感涂料
第9章 可压缩流动的流动显示方法
第10章 三维成像
第11章 思维全分辨率成像的流动显示
第12章 高梯度可压缩流动数值显示的可视化、特征提取与量化
附录A:提取不连续性取向的伪代码
参考文献
色彩图片和流动画廊
参考文献