基于粒子图像测速技术的滑坡-涌浪两相运动分析系统

摘要

滑坡-涌浪灾害威胁沿河两岸居民生产生活安全和航道安全.当前尚缺乏同步提供流固两相运动矢量的相关物理试验分析系统,以深刻分析滑坡-涌浪产生机制.文章提出了基于流固两相识别的粒子图像测速(PIV)技术和试验实现方法.利用2560×1024像素的工业相机,该PIV技术可实现在3 m×1.5 m视窗下最小1.17 mm的空间分辨率和0.01 s内最小0.117 m/s的观测速度.同时,提出了与该系统方法有关的误差来源和克服相关问题的解决方法.利用相关硬件设施示范性构建了滑坡-涌浪两相运动观测平台,并编制了专门的解算软件.对三维柱体颗粒崩塌、 二维柱体颗粒崩塌及其涌浪和水下崩塌-涌浪进行了展示性试验,取得了良好效果.该系统可以揭示广泛的岩土体及水体运动全过程,具有很好的应用前景;将为滑坡-涌浪及相关动力学领域研究提供强有力的研究工具.