China ist in die kritische Hochwassers chutz phase von "Ende Juli bis Anfang August" eingetreten. Trümmer flüsse sind als häufige geologische Katastrophen in Berggebieten sehr plötzlich und zerstörer isch und stellen eine Bedrohung für das Leben und Eigentum der Menschen dar. Traditionelle Beobachtungs methoden bemühen sich, eine detaillierte Überwachung der Kopplung effekte zwischen Gesteins bewegungs bahnen und Wasserstrom feldern zu erreichen. Die PIV-Technologie (Particle Image Velocimetry) liefert durch berührungs lose Messung Daten mit hoher räumlicher Auflösung und bietet Unterstützung für den Bau von Aufprall modellen für den Schmutz fluss.
Simulieren Sie die Aufprall tests für Trümmer ströme unter Verwendung eines Versuchs modells für zylindrische Rohre, um quantitative Untersuchungen zum Einfluss von Gesteinen auf Wasserfluss felder durch zuführen. Erfassen Sie die Bewegungs bahnen und Geschwindigkeit änderungen von Gesteins partikeln im Wasser sowie deren Einfluss auf das Strömungs feld.
Es wurde ein transparentes zylindrisches Rohr mit einem Durchmesser von 20 cm entworfen, das mit 1,5 m/s fließendem Wasser gefüllt war. Zwei Gesteins partikel größen (D-3mm und D-10mm) wurden aus einer Höhe von H = 3 m in das wasser gefüllte Rohr fallen gelassen. Das Revealer 2D2C-PIV-System wurde mit Kern parametern von 2560 × 1920 @ 2000 fps verwendet, um Bilder der Gesteins partikel bewegung und des Wasserfluss feldes aufzunehmen. Die Revealer RFlow-Durchfluss mess software wurde für Strömungs feld berechnungen verwendet, um Geschwindigkeit vektor felder sowohl für Gesteins partikel als auch für den Wasserfluss zu erhalten.
1) Einrichtung und Kalibrierung:
-Experimentelle Apparate zusammenstellen.
-Verwenden Sie die 2D2C-Kali brierungsmethode, sammeln Sie wiederholt Kali brier punkt koordinaten und erstellen Sie eine Pixel-zu-Physikalische Koordinaten zuordnung. Reduzieren Sie Fehler über Polynom anpassung.
2) Partikel freigabe und Bild aufnahme:
-Geben Sie D-3mm und D-10mm Gesteins partikel aus 3 m in den Wasserfluss ab.
-Erfassen Sie Bilder mit der Revealer-Hoch geschwindigkeit kamera (2560 × 1920 @ 2000 fps) unter 532 nm Laser blatt beleuchtung.
3) Bild verbesserung:
-Aktivieren Sie die adaptive Kontrast verbesserung und Intensität der Begrenzung in der RFlow-Software, um über belichtete Bereiche zu unterdrücken.
-Wenden Sie den CLAHE-Histogramm-Ausgleich an, um die Partikel erkennung zu verbessern.
4) Strömungs feld berechnung:
-Wählen Sie den klassischen PIV-Berechnungs modus in RFlow mit iterativer Multipass-Auswahl.
-Anfangs fenster: 128 × 128 Pixel; Endfenster: 32 × 32 Pixel; 50% Fenster überlappung.
5) Datenverarbeitung:
-Wenden Sie die lokale Median filterung an, um Ausreißer vektoren zu entfernen.
-Visual isieren Sie die Strömungs geschwindigkeit verteilung.
1) Rock Partikel Bewegung Eigenschaften:
-D-10mm Partikel: Folgen Sie nahezu linearen Trajektorien mit geringer Ablenkung aufgrund von Quer scher kräften.
-D-3mm partikel: Zeigen Sie Spiral absetzbahnen mit größerer Ablenkung von Wirbeln. Aufgrund des höheren Verhältnisses von Oberfläche zu Volumen erfahren sie einen 10% höheren Geschwindigkeit abfall als D-10mm Partikel aufgrund des viskosen Widerstands.
2) Durchfluss feld störungsanalyze:
-Gesteins partikel induzieren Wirbel mit mehreren Skalen.
-Bei Wirbel kernen: ~ 30% Geschwindigkeit reduzierung.
-An Wirbel kanten: ~ 15% Geschwindigkeit reduzierung.
-Maximale Vortizität tritt im Nachlauf bereich von D-10mm partikeln auf.
Dieses PIV-basierte Experiment mit Hoch geschwindigkeit abbildung von 2000 fps und PIV-Analyse mit mehreren Durchgänge ergab hoch auflösende Wechsel wirkungen zwischen Partikeln und Strömungs feld. Es quant ifi zierte Energie übertragungs mechanismen in Abfalls trömen und lieferte wichtige Daten für die Entwicklung von Schlag modellen.
Enthüller-Fortschritt liche Katastrophen forschung mit Präzisions messung.
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