《基於高速光學測量技術的沙粒蠕移運動實驗研究》是依託西安交通大學，由王元擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：基於高速光學測量技術的沙粒蠕移運動實驗研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：王元
- 依託單位：西安交通大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
蠕移是沙粒三種基本運動方式之一。然而人們對沙粒蠕移運動本質的了解與其在風沙動力學中的重要地位極不相稱，研究的滯後已經嚴重製約了學科的發展。本項目針對沙粒蠕移運動研究現狀，以風洞實驗、理論分析為基本研究手段，以沙粒蠕移的測量方法研究為突破點，對沙粒蠕移運動的規律及影響因素進行全方位研究。利用高速光學測量技術記錄沙粒蠕移運動圖像，開發圖像動態背景去除技術，獲取蠕移沙粒數字軌跡，建立有效的沙粒蠕移運動測量方法。捕捉沙粒躍移、蠕移的相互轉化過程，確定轉化臨界條件及過程控制參數。根據蠕移沙粒數字軌跡，求解蠕移沙粒運動參數，得到沙粒蠕移運動的規律，發展蠕移輸沙量的測量方法，最終建立適用於沙粒蠕移運動的物理模型。研究成果將有助於大幅推進人們對風沙動力學的認識，不僅能使風沙動力學的研究有所突破，更可為風沙危害防治提供理論指導和技術支撐。
結題摘要
項目圍繞大氣表面層風洞的升級改造，沙粒蠕移運動的測試方法，蠕移粒子圖像處理，沙粒蠕移的粒子追蹤測速算法，蠕移運動的統計特徵以及沙粒和空氣相間耦合作用等幾個基本問題展開研究。對大氣表面層風洞進行改造，配備相應的動力變頻控制系統，使之滿足蠕移實驗所需的流動條件；採取俯拍方式結合無影體照明光源記錄了沙粒的蠕移運動；提出了一種非負相減法可有效地提取單個蠕移沙粒；結合蠕移運動特點，對基於三角鋪嵌的粒子追蹤測速方法進行改進並套用於蠕移沙粒速度場匹配計算，同時提出一種無關於流體相性質的偽矢量去除方法可有效套用於沙粒速度場的去偽；針對得到的運動和動力參數進行統計分析揭示出蠕移顆粒速度，軌跡以及輸沙率的分布特性。此外，結合躍移實驗，引入螢光氣固兩相同測，小波包分析，本徵正交分解（POD）等方法對沙粒和流體的相間作用進行了深入細緻的研究。以上研究方法和結果為進一步研究風沙流的特點提供了可靠的技術支持和數據儲備，對充分認識沙粒蠕移運動的本質有重要的推動作用。
