华晨禾一PIV粒子测速系统助力微重力环境流体动力学实验

在微重力环境下，流体行为会表现出与地面截然不同的特性。太空舱内的液体流动、燃料管理以及生命支持系统中的流体控制，都离不开精准的流场测量。华晨禾一（连云港）装备科技有限公司研发的PIV粒子图像测速系统近期在微重力环境流体动力学研究中得到应用，为太空舱内流体行为研究提供了技术支撑。PIV技术是一种基于光学原理的无干扰流场测量方法，通过记录示踪粒子在已知时间间隔内的位移，来确定流体质点的速度大小和方向。这种非接触测量方式对流场干扰小，能够进行多点同时测量，迅速得到二维或三维速度场的分布。

PIV技术的核心在于通过捕捉特定时间间隔内示踪粒子的运动轨迹，计算出流场的速度分布。该系统首先记录t0时刻粒子的初始位置，经过精确控制的Δt时间间隔后，再次记录粒子的新位置，通过两幅图像获取粒子的相对位移，从而计算出粒子在Δt时间内的平均速度。当时间间隔足够小时，这一平均速度可近似为瞬态速度。在微重力环境下，该技术能有效克服重力缺失带来的特殊挑战，获取准确的流场数据。微重力环境下的流体运动主要受表面张力支配，其流动规律与地面条件存在显著差异。华晨禾一PIV系统通过适配微重力实验的特殊要求，为研究人员提供了观测太空舱内流体行为的窗口。

华晨禾一PIV系统采用了粒子图像分析等核心技术，能够适应从低速到高速的不同流动条件。系统结合高速摄像机或CCD工业相机，捕捉粒子运动轨迹，并通过算法计算出流速、黏度和压力等关键参数。在太空舱环境中，PIV技术可用于研究流体在微重力条件下的独特现象。例如，在燃烧过程、两相流研究以及颗粒分析等场景中，该系统能够提供全流场无接触可视化测量。与依赖分子扩散的流动显示技术不同，粒子示踪剂在微重力环境中能保持力学特性和图像的稳定性，不受分子扩散影响，因而特别适合太空环境下的长期流体动力学观测。

随着航天技术的不断发展，对微重力环境下流体行为的研究需求日益增长。华晨禾一与科研机构合作，持续优化PIV系统在特殊环境下的测量性能。三维PIV技术，如层析成像等方法的发展，为太空舱内复杂流动结构的解析提供了更多可能性。未来，PIV技术在微重力流体力学研究中的应用将进一步拓展。光场相机与压力测量技术的结合，有望实现三维压力场的测量，为全面了解太空舱内流体动力学行为提供更丰富的数据支持。