基于光场成像及温敏磷光粒子的三维速度和温度同步测试技术

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    11772197
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    120.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    A0909.实验流体力学
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2021-12-31

项目摘要

The proposed research seeks to develop a simultaneous 3D velocity and temperature measurement technique by using Light Field imaging and thermographic phosphor sensing techniques. Theoretical analysis on the velocity and temperature response of thermographic phosphors will be firstly performed in order to provide guidance for selecting suitable phosphors as PIV tracers. Meanwhile, a synthetic image generator will be developed to simulate light field phosphor images produced by the dual-Light-Field camera system, so as to provide a powerful tool for the subsequent simulation and algorithm validation analysis. Based on wave optics and the compressed sensing technique, high resolution light field 3D reconstruction algorithms will then be developed and tested by using the synthetic light field image generator. Later on, one in-house high resolution Light Field camera will be constructed according to the plenoptic imaging principle. It will be combined with our existing in-house high resolution Light Field camera to develop the dual-Light-Field camera system. After these tasks being successfully accomplished, calibration experiments will be carried out to establish the relation between phosphor life-time and flow temperature. This will be followed by a series of low speed water jet and high speed air jet experiments, in order to determine the measurement accuracy and spatial resolution of this novel technique. Lastly, the proposed 3D velocity and temperature distribution simultaneous measurement technique will be applied to turbine blade filming-cooling experiments, it is believed that detailed knowledge on the flow field and temperature distribution provided by the light field and thermographic phosphor based technique will provide valuable insights for developing advanced filming-cooling techniques.
基于具有自主知识产权的双光场相机硬件系统、结合温敏磷光测温技术,本项目旨在发展一种三维速度场、空间温度分布的高精度同步测试技术。首先开展温敏磷光颗粒性能理论分析,获得温敏颗粒的速度和温度响应时间;并发展双光场相机粒子图像数字合成平台,精确模拟温敏粒子所发射的磷光经镜头、微透镜阵列到达 CCD 芯片后所形成的光场图像;随后分别基于波动光学和压缩感知技术,发展高精度双光场相机粒子三维重构算法,并完成数值验证分析;其次根据光场成像原理,精密封装自主光场相机一套,与现有光场相机组合搭建双光场相机成像系统;同时开展温敏颗粒标定实验,建立磷光寿命与流场温度的精密关系;然后分别开展低速水槽射流、高速空气射流实验,验证双光场相机温敏颗粒三维速度、温度同步测试技术的测量精度;最后利用所发展的新颖技术开展气膜冷却机理实验研究,为发展高效气膜冷却技术提供高精度的三维速度、空间温度同步测试数据。

结项摘要

本项目发展了具有自主知识产权的双光场相机硬件技术、双光场PIV三维流场测量技术以及基于温敏磷光颗粒的速度温度场同步测量技术。先后完成了温敏磷光颗粒成像理论分析,双光场相机数字图像合成平台开发,流场示踪粒子浓度对重构质量影响、双光场相机夹角对重构质量和空间分辨率影响的分析。开发了双光场相机三维粒子重构算法、移轴光场校准算法,并采用GPU加速,实现高效重构算法。完成了基于双光场相机的低速水槽射流验证实验,搭建了直升机涡轴发动机燃烧室旋流发生器实验台,并完成了双光场相机流场测试实验,以及与四相机TomoPIV的对比验证。

项目成果

期刊论文数量(3)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Volumetric flow characterisation of a rectangular orifice impinging synthetic jet with single-camera light-field PIV
使用单相机光场 PIV 来表征矩形孔口撞击合成射流的体积流量
  • DOI:
    10.1016/j.expthermflusci.2020.110327
  • 发表时间:
    2021-05
  • 期刊:
    Experimental Thermal and Fluid Science
  • 影响因子:
    3.2
  • 作者:
    Zhou Zhao;Junfei Ding;Shengxian Shi;Rene Kaufmann;Bharathram Ganapathisubramani
  • 通讯作者:
    Bharathram Ganapathisubramani
Volumetric calibration enhancements for single-camera light-field PIV
单相机光场 PIV 的体积校准增强功能
  • DOI:
    10.1007/s00348-018-2670-5
  • 发表时间:
    2019-01
  • 期刊:
    Experiments in Fluids
  • 影响因子:
    2.4
  • 作者:
    Shi Shengxian;Ding Junfei;New T. H.;Liu You;Zhang Hanmo
  • 通讯作者:
    Zhang Hanmo

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其他文献

任意运动变形边界流场测量PIV算法的研究:薄膜涡激振动
  • DOI:
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  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    实验流体力学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    曹洪才;施圣贤;刘应征
  • 通讯作者:
    刘应征
光场单相机三维流场测试技术
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    实验流体力学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    丁俊飞;施圣贤
  • 通讯作者:
    施圣贤

其他文献

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AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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