劉秀梅 吳速 李貝貝 劉申 張雨佳

（中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 機(jī)電工程學(xué)院，江蘇 徐州 221116）

調(diào)節(jié)閥為調(diào)節(jié)流量、壓力和流向的控制元件，其工作狀態(tài)及內(nèi)部流場(chǎng)分布對(duì)液壓系統(tǒng)的安全性有重要的影響［1］。其節(jié)流區(qū)域的流速突變將導(dǎo)致閥芯頭部的介質(zhì)回流，致使介質(zhì)壓力低于飽和蒸汽壓，出現(xiàn)空化現(xiàn)象［2-3］，降低調(diào)節(jié)閥的使用壽命。因此，對(duì)調(diào)節(jié)閥的流場(chǎng)特性開展研究，對(duì)延長(zhǎng)調(diào)節(jié)閥使用壽命具有重要的意義。

近年來，國(guó)內(nèi)外學(xué)者在調(diào)節(jié)閥內(nèi)部流場(chǎng)特性方面開展了大量研究，主要集中在基于數(shù)值模擬的調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)和調(diào)節(jié)閥空蝕磨損等現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)研究。Chattopadhyay 等［4］通過仿真分析了壓力調(diào)節(jié)閥內(nèi)部的流動(dòng)情況，對(duì)不同工況下調(diào)節(jié)閥的流量進(jìn)行了研究。郝嬌山等［5］應(yīng)用計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)（CFD）模擬黑水閥內(nèi)部流場(chǎng)分布情況，確定閥座/閥芯易損位置，提出閥門在實(shí)現(xiàn)最大介質(zhì)流通時(shí)閥座漸擴(kuò)角范圍，為閥門設(shè)計(jì)提供重要的理論參考。王燕等［6］應(yīng)用Fluent軟件對(duì)多級(jí)套筒調(diào)節(jié)閥內(nèi)部流場(chǎng)進(jìn)行內(nèi)三維湍流流動(dòng)數(shù)值模擬，分別對(duì)其壓力場(chǎng)、速度場(chǎng)和跡線分布進(jìn)行了分析，為多級(jí)套筒調(diào)節(jié)閥的設(shè)計(jì)提供了參考。Zheng 等［7］對(duì)煤液化調(diào)節(jié)閥閥芯頭部的失效形式開展研究，發(fā)現(xiàn)閥芯頭部存在高速回流區(qū)域，在空泡的潰滅和回流的共同作用下，閥芯頭部產(chǎn)生嚴(yán)重的空蝕磨損。吳姿宏等［8］針對(duì)調(diào)節(jié)閥內(nèi)復(fù)雜的空化流動(dòng)現(xiàn)象，建立調(diào)節(jié)閥空化圖像采集試驗(yàn)系統(tǒng)，研究不同工況下空化現(xiàn)象的變化，結(jié)果表明，空化過程徑向呈環(huán)形，軸向呈不規(guī)則多邊形。

近年來，隨著機(jī)器視覺技術(shù)在流場(chǎng)測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域方面的應(yīng)用，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)流場(chǎng)三維重構(gòu)開展了多方面研究。柴博森等［9］基于粒子圖像測(cè)速（PIV）技術(shù)，測(cè)量液力變矩器渦輪內(nèi)部流場(chǎng)，驗(yàn)證大渦模擬仿真結(jié)果的準(zhǔn)確性。Yang等［10］通過層析PIV研究了鯊魚皮誘導(dǎo)的減阻肋條上的擬序渦旋結(jié)構(gòu)，通過渦旋結(jié)構(gòu)進(jìn)一步解釋了減阻肋板的鯊魚皮效應(yīng)。田海平等［11］利用體視圖像粒子測(cè)速儀對(duì)發(fā)卡渦結(jié)構(gòu)所在的三維空間流場(chǎng)進(jìn)行定量測(cè)量，得到一個(gè)完整周期內(nèi)形成的發(fā)卡渦三維結(jié)構(gòu)的空間流場(chǎng)。高琪等［12］利用單相機(jī)實(shí)現(xiàn)了三維體視粒子圖像測(cè)速，通過該方法對(duì)零質(zhì)量射流渦環(huán)三維流動(dòng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行三維重構(gòu)。張皎丹［13］利用二維PIV裝置對(duì)單彎管中的三維流場(chǎng)進(jìn)行了復(fù)現(xiàn)。朱效宇等［14］提出了一種基于預(yù)識(shí)別及聯(lián)合代數(shù)重建技術(shù)的單光場(chǎng)相機(jī)三維流場(chǎng)重建方法，實(shí)現(xiàn)了對(duì)示蹤粒子三維空間位置的重構(gòu)。李慶浩等［15］提出了一種基于光場(chǎng)成像的氣液兩相流中氣泡三維測(cè)量方法，并開展了相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)研究。Zhao等［16］使用單相機(jī)光場(chǎng)粒子圖像測(cè)速法對(duì)自相似的不利壓力梯度湍流邊界層進(jìn)行體積測(cè)量，其結(jié)果與傳統(tǒng)的二維粒子圖像測(cè)速法具有相同的精度。

上述對(duì)于調(diào)節(jié)閥的研究大部分采用數(shù)值模擬的方法，調(diào)節(jié)閥三維流場(chǎng)情況尚未討論充分。此外，現(xiàn)有的流場(chǎng)三維重構(gòu)需要通過多個(gè)相機(jī)不同角度拍攝來實(shí)現(xiàn)，亦不適用于調(diào)節(jié)閥內(nèi)部微小流道。因此，文中基于粒子圖像測(cè)速技術(shù)，利用單相機(jī)實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)閥的三維流場(chǎng)重構(gòu)，闡明調(diào)節(jié)閥的三維流場(chǎng)信息，并定量評(píng)價(jià)了重構(gòu)結(jié)果，以期為實(shí)現(xiàn)小尺寸流道、高流速和瞬態(tài)過程的流場(chǎng)重構(gòu)提供一定的參考。

1 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)及分析方法

1.1 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)

實(shí)驗(yàn)裝置如圖1（a）所示，主要由液壓系統(tǒng)和PIV 測(cè)試系統(tǒng)組成，具體由液壓泵站、蓄能器、溢流閥、流量計(jì)、壓力表、高速相機(jī)、激光器、透鏡組、實(shí)驗(yàn)閥和背壓閥等組成。通過調(diào)節(jié)溢流閥和背壓閥控制實(shí)驗(yàn)閥的輸入、輸出壓力，閥門兩端壓力由壓力表進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量，相關(guān)儀器型號(hào)見表1。

表1 液壓系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)儀器參數(shù)Table 1 Experimental instrument parameters of hydraulic system

圖1 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)及調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)示意圖Fig.1 Schematic diagram of the structure of experimental system and control valve

考慮到實(shí)際煤液化調(diào)節(jié)閥的尺寸比較大，根據(jù)相似性原理將其等比例縮小為十分之一，其入口和出口直徑分別為15.0 mm 和25.0 mm，喉部直徑為6.5 mm，結(jié)構(gòu)示意圖如圖1（b）所示。為了捕捉到示蹤粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡，采用透明光滑的有機(jī)玻璃（PMMA）作為試驗(yàn)閥閥體的材料。PIV 實(shí)驗(yàn)裝置由連續(xù)性固體激光器（LSR532H-2W）、高速相機(jī)（PhantomVEO-710L）、透鏡組、示蹤粒子、微動(dòng)平臺(tái)等組成，示蹤粒子使用平均粒徑為20 μm 的空心玻璃微珠。實(shí)驗(yàn)前先在流場(chǎng)中播撒適量的空心玻璃微珠示蹤粒子，將激光器架設(shè)在微動(dòng)平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)不同平面的拍攝，激光器發(fā)出的激光通過由球面透鏡和平凹柱面透鏡組成的片光源鏡頭組，形成片光照亮流場(chǎng)，在拍攝流場(chǎng)區(qū)域形成的光面厚度為1 mm左右，將高速相機(jī)架設(shè)在與片光垂直的方向。實(shí)驗(yàn)時(shí)，開啟液壓試驗(yàn)系統(tǒng)，調(diào)節(jié)溢流閥和背壓閥獲得不同的進(jìn)、出口壓力。由于閥內(nèi)出現(xiàn)空化時(shí)，其折射的光強(qiáng)會(huì)遮掩住示蹤粒子［17］，同時(shí)閥芯會(huì)被空化泡團(tuán)遮掩，因此選擇調(diào)節(jié)閥正常工作時(shí)流場(chǎng)變化較大區(qū)域的收縮段為拍攝區(qū)域，調(diào)整相機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)拍攝區(qū)域的精確對(duì)焦，待系統(tǒng)穩(wěn)定后開始捕捉多次曝光的調(diào)節(jié)閥流場(chǎng)。

1.2 典型結(jié)果分析

文中激光器功率采用2 W，拍攝樣本量為5 000，利用開源的PIVlab軟件完成PIV處理，包括圖像預(yù)處理、速度矢量計(jì)算和矢量場(chǎng)矯正3個(gè)階段。由于拍攝圖像受到多種噪聲源的影響，如相機(jī)電噪聲和背景光不均勻等，因此采用高通濾波、降噪等算法對(duì)原始圖像進(jìn)行預(yù)處理，提高拍攝圖像質(zhì)量以及數(shù)據(jù)信噪比。對(duì)預(yù)處理后的圖像采用互相關(guān)算法進(jìn)行分析，獲取時(shí)間平均速度?？紤]到拍攝區(qū)域的大小，文中拍攝幀率采用14 萬f/s，曝光時(shí)間為5 μs，時(shí)間間隔為7.14 μs，圖像處理中初始查詢窗口為128像素×128像素，最小查詢窗口為16像素×16像素。

圖2（a）為壓力差0.4 MPa 下調(diào)節(jié)閥中心截面拍攝圖，圖中非黑色區(qū)域?yàn)檎{(diào)節(jié)閥流道及內(nèi)部示蹤粒子。圖2（b）是根據(jù)互相關(guān)法計(jì)算其示蹤粒子位移，從而得到調(diào)節(jié)閥中心截面的流場(chǎng)速度場(chǎng)分布云圖。從圖中可知，調(diào)節(jié)閥收縮段流道的油液流速較低，進(jìn)入節(jié)流口附近時(shí)，由于節(jié)流口產(chǎn)生的節(jié)流效應(yīng)，油液經(jīng)節(jié)流口后形成高速射流，兩側(cè)油液在閥芯頭部下游喉部的中心位置匯合，形成整體的高速射流。隨著油液向擴(kuò)張段運(yùn)動(dòng)，由于通流面積的增加，近壁面的流速隨通流面積的增大逐漸降低，整體高速流區(qū)域方向沿閥芯頭部壁面向下游流道發(fā)展。由于存在閥座的剪切作用，喉部以及擴(kuò)展段的近壁面速度約為0。同時(shí)，兩側(cè)油液的對(duì)沖射流匯集后部分油液存在逆流，因此在閥芯頂端區(qū)域和喉部區(qū)域的近壁面存在不同大小的渦流區(qū)。

圖2 調(diào)節(jié)閥典型工況拍攝圖及速度云圖Fig.2 Typical operating condition picture and velocity cloud picture of control valve

2 三維重構(gòu)方法

將調(diào)節(jié)閥流場(chǎng)模擬為圖3 所示管道，利用2DPIV裝置對(duì)不同Y方向下的XZ平面以及不同Z方向下的XY平面分別進(jìn)行實(shí)驗(yàn)拍攝，可得到XZ平面的速度信息vX、vZ，以及XY平面的速度信息vX、vY。根據(jù)最近插值會(huì)導(dǎo)致加密出的網(wǎng)格點(diǎn)速度不連續(xù)［13］，而相較于三次樣條插值，線性插值對(duì)于近壁面的加密更優(yōu)。文中拍攝平面的三維坐標(biāo)和對(duì)應(yīng)速度可構(gòu)成稀疏的三維網(wǎng)格，通過線性插值對(duì)網(wǎng)格進(jìn)行加密，并求解未知網(wǎng)格點(diǎn)的流場(chǎng)信息，最后利用邊界剔除流道外網(wǎng)格點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)整體流道的三維重構(gòu)。

圖3 三維重構(gòu)示意圖Fig.3 Schematic diagram of 3D reconstruction

考慮到PIV 處理過程中判別窗口的大小決定了速度矢量的坐標(biāo)信息，因此先對(duì)得到的各個(gè)XY平面進(jìn)行插值運(yùn)算，主要是將拍攝平面的X、Y坐標(biāo)分別加密為A個(gè)和B個(gè)，以保證后續(xù)三維重構(gòu)的效果。假定Z方向的拍攝切片個(gè)數(shù)為C，則整個(gè)三維網(wǎng)絡(luò)坐標(biāo)點(diǎn)數(shù)量為ABC。接著，利用拍攝的速度矢量場(chǎng)對(duì)這些坐標(biāo)點(diǎn)進(jìn)行三維線性插值，得到三維坐標(biāo)下每個(gè)點(diǎn)的X、Y方向的速度（vX、vY）。同理，對(duì)各個(gè)XZ平面插值出三維坐標(biāo)下的vX、vZ。為保證在后續(xù)處理時(shí)避免出現(xiàn)二次插值，在XZ平面所得到的數(shù)據(jù)點(diǎn)應(yīng)與XY平面得到的數(shù)據(jù)點(diǎn)數(shù)相同。然后，取一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)坐標(biāo)系，假定取拍攝的XY平面，則需要將XZ平面的速度vX、vZ插值到XY平面的坐標(biāo)系下，再對(duì)X方向的速度求平均，即可以得到標(biāo)準(zhǔn)坐標(biāo)系下3個(gè)方向的速度值。參考文獻(xiàn)［18］中的三維重建方法，通過對(duì)閥芯壁面和閥座壁面進(jìn)行數(shù)學(xué)建模，得到兩者的相關(guān)曲面函數(shù)，最后剔除非流體域的數(shù)據(jù)點(diǎn)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)三維坐標(biāo)的邊界剔除，從而重構(gòu)出調(diào)節(jié)閥的三維流場(chǎng)，具體流程如圖4所示。

圖4 三維重構(gòu)流程圖Fig.4 3D reconstruction flow chart

為定量評(píng)估調(diào)節(jié)閥三維重構(gòu)方法的準(zhǔn)確性，首先利用仿真數(shù)據(jù)進(jìn)行三維重構(gòu)并對(duì)誤差進(jìn)行計(jì)算。仿真過程中汽相動(dòng)力黏度為9.6×10-6kg/（m·s），密度為0.156 kg/m3；液相動(dòng)力黏度為0.036 kg/（m·s），密度為889 kg/m3。基于壓力求解器，采用多相流模型和k-ε湍流模型，各方程的離散格式都為二階迎風(fēng)格式，收斂殘差設(shè)置為10-6。圖5 為壓力差0.4 MPa 下仿真與重構(gòu)的調(diào)節(jié)閥三維速度場(chǎng)云圖及中間截面的速度場(chǎng)云圖。從圖中可以看出：重構(gòu)后的速度場(chǎng)與仿真速度場(chǎng)整體趨勢(shì)一致，即重構(gòu)速度場(chǎng)能捕捉到調(diào)節(jié)閥流道中的主要流動(dòng)結(jié)構(gòu)。上游流道整體的速度值較低，由于節(jié)流作用在節(jié)流口處形成高速流，伴隨下游流道通流面積的擴(kuò)大，流體流速開始減小，同時(shí)閥芯頭部存在速度為負(fù)值的區(qū)域即存在油液回流，而回流區(qū)下游流體會(huì)受到高速流的裹挾也向下游運(yùn)動(dòng)。重構(gòu)速度場(chǎng)節(jié)流口附近的高速流區(qū)域和閥芯頭部的回流區(qū)，其速度相較于仿真結(jié)果有所減小，最大值由29.34 m/s變?yōu)?7.78 m/s，最小值由-5.27 m/s變?yōu)?5.05 m/s。

圖5 仿真與重構(gòu)的調(diào)節(jié)閥三維速度場(chǎng)云圖Fig.5 Simulation and reconstruction of three-dimensional velocity contour of control valve

為了進(jìn)一步定量評(píng)價(jià)重構(gòu)誤差，等軸向距離截面的平均誤差數(shù)學(xué)表達(dá)式為

式中，vX，Y和分別為仿真和重構(gòu)等軸向距離截面上點(diǎn)（X，Y）的速度，為重構(gòu)等軸向距離截面的平均速度，為仿真等軸向距離截面的平均速度。

圖6 為不同等軸向距離截面的示意圖及重構(gòu)誤差，從圖中可以看出，不同等軸向距離的平均速度相差不大，整體重構(gòu)誤差均在9.5%以下，最大誤差出現(xiàn)在節(jié)流口的高速流區(qū)域，上游流道的重構(gòu)效果最好，下游流道的重構(gòu)誤差不超過5%。相較于速度變化較大的區(qū)域，流場(chǎng)流速穩(wěn)定區(qū)域的重構(gòu)效果更好。

圖6 不同等軸向距離截面的示意圖及重構(gòu)誤差Fig.6 Schematic diagram and reconstruction error of screenshots with different equiaxial distances

3 分析與討論

3.1 實(shí)驗(yàn)拍攝速度場(chǎng)分析

由于調(diào)節(jié)閥節(jié)流口的流場(chǎng)變化較為劇烈，選取節(jié)流口附近區(qū)域進(jìn)行拍攝，拍攝工況進(jìn)口壓力為1.2 MPa、出口壓力為0.8 MPa。由于調(diào)節(jié)閥是對(duì)稱結(jié)構(gòu)，故僅對(duì)上半部分調(diào)節(jié)閥進(jìn)行拍攝，結(jié)果如圖7（a）所示，沿Z方向?qū)Y平面進(jìn)行均勻切片拍攝，其處理后速度云圖如圖7（b）所示。當(dāng)拍攝平面由閥芯中軸線向外移動(dòng)時(shí)，移動(dòng)距離小于2 mm，速度的大小沒有明顯變化且速度云圖的分布趨勢(shì)與閥芯中軸面的速度分布保持一致。節(jié)流口附近出現(xiàn)整個(gè)拍攝區(qū)域的速度最大值，同時(shí)在閥芯頂端區(qū)域由于兩側(cè)沖擊射流的合并會(huì)產(chǎn)生一定的油液回流現(xiàn)象，伴隨拍攝平面的外移，在閥芯頭部區(qū)域的回流區(qū)逐漸變小且喉部的速度也出現(xiàn)整體的減小。當(dāng)拍攝平面靠近閥座壁面，喉部的高速流區(qū)域出現(xiàn)明顯的減小且未發(fā)展到下游流道。由于壁面的剪切作用，當(dāng)Z=3.0 mm 時(shí)除節(jié)流口附近出現(xiàn)局部高速區(qū)，其他區(qū)域的速度約為0，在節(jié)流口下游區(qū)域仍存在一定大小的回流區(qū)。

圖7 拍攝區(qū)域和拍攝平面速度云圖Fig.7 Shooting area and shooting plane velocity contour

為研究調(diào)節(jié)閥各位置的流場(chǎng)分布，提取了上游、節(jié)流口附近和下游流道3 個(gè)位置的徑向速度分布，如圖8所示。3個(gè)位置的速度隨著拍攝平面外移都呈現(xiàn)逐步下降的趨勢(shì)：上游流道整體的速度值較小，速度分布整體呈現(xiàn)先平穩(wěn)下降后維持穩(wěn)定值，速度最大值從3.0 m/s 降低到0.9 m/s；節(jié)流口附近速度值整體表現(xiàn)為先升高后下降的趨勢(shì)且變化幅度較大，在高速射流區(qū)域的速度值較大，在閥芯頭部下方及閥座壁面的速度值較小，回流區(qū)的存在導(dǎo)致高速流還未能匯集到流道中心，所以圖中閥芯頂端位置為低速，而壁面附近速度下降的幅度較大且速度值在折線末尾處接近0，主要是壁面阻力的存在以及壁面對(duì)油液的剪切作用；下游流道的速度最大值出現(xiàn)在中心軸線附近，說明節(jié)流口的高速射流隨著往下游發(fā)展已經(jīng)在流道中心匯合。隨著拍攝平面的外移，速度最大值由14.52 m/s 減小至0.18 m/s，同時(shí)相對(duì)于節(jié)流口附近有所下降。當(dāng)Y<1.0 mm 時(shí)速度變化較為平穩(wěn)，說明下游流道中心的高速流速度波動(dòng)不大，當(dāng)1.0 mm

圖8 調(diào)節(jié)閥不同位置處的徑向速度分布Fig.8 Radial velocity distribution at different positions of control valve

3.2 三維重構(gòu)效果與分析

根據(jù)實(shí)驗(yàn)拍攝的流場(chǎng)區(qū)域?qū)φ{(diào)節(jié)閥流場(chǎng)進(jìn)行三維重構(gòu)，得到不同方向的速度場(chǎng)云圖，如圖9所示，黑色線條所包圍的區(qū)域是閥芯所在區(qū)域。根據(jù)速度場(chǎng)云圖可以看出，重構(gòu)三維速度場(chǎng)與二維速度場(chǎng)整體趨勢(shì)一致，在節(jié)流口出現(xiàn)高速射流并發(fā)展到下游，閥芯頭部存在回流區(qū)，靠近壁面區(qū)域受到剪切作用速度值在0左右波動(dòng)。同時(shí)可以知道，當(dāng)流場(chǎng)發(fā)展到下游區(qū)域后，速度會(huì)變?yōu)榉€(wěn)定且呈同心圓分布，說明在下游區(qū)域流場(chǎng)逐漸從湍流變?yōu)橛行蛄鲃?dòng)。

圖9 調(diào)節(jié)閥的重構(gòu)三維速度場(chǎng)云圖Fig.9 3D reconstruction velocity contour of control valve

為了定量評(píng)估調(diào)節(jié)閥三維流場(chǎng)的重構(gòu)效果，文中利用重構(gòu)后的平面流場(chǎng)與原始拍攝的平面流場(chǎng)進(jìn)行誤差計(jì)算。根據(jù)重構(gòu)誤差計(jì)算公式（1），對(duì)不同等軸線實(shí)驗(yàn)和重構(gòu)部分采用空間平均進(jìn)行處理，研究調(diào)節(jié)閥的三維流場(chǎng)分布變化情況和重構(gòu)誤差，結(jié)果如圖10所示。從圖中可以看出：不同等軸線的重構(gòu)平均速度都略低于實(shí)驗(yàn)平均速度，最大差值不超過1.3 m/s；隨著等軸線的下移，平均速度先從1.5 m/s附近升至7.0 m/s，然后逐步降低到5.5 m/s 附近。與仿真的重構(gòu)效果相似，最大誤差出現(xiàn)在節(jié)流口的高速流區(qū)域（約為16%），上游流道重構(gòu)效果最好，誤差在2%以下。重構(gòu)誤差隨著等軸線的下移出現(xiàn)顯著降低，說明了相較于速度變化劇烈的區(qū)域，流場(chǎng)流速穩(wěn)定區(qū)域的重構(gòu)效果更好。

圖10 不同等軸線的平均速度及重構(gòu)誤差Fig.10 Average velocity and reconstruction error of different isometric lines

4 結(jié)論

文中針對(duì)調(diào)節(jié)閥三維流場(chǎng)特性，提出了一種通過二維PIV 技術(shù)實(shí)現(xiàn)三維流場(chǎng)重構(gòu)的方法，以構(gòu)建小尺度精細(xì)流場(chǎng)，為調(diào)節(jié)閥流場(chǎng)結(jié)構(gòu)特征分析和優(yōu)化設(shè)計(jì)提供重要依據(jù)。首先，搭建了PIV 測(cè)試系統(tǒng)，通過對(duì)透明閥進(jìn)行拍攝，分析了調(diào)節(jié)閥的二維流場(chǎng)，結(jié)果顯示：調(diào)節(jié)閥上游流道的油液流速較低，經(jīng)節(jié)流口后形成對(duì)沖射流，閥芯頂端區(qū)域由于兩側(cè)沖擊射流的合并產(chǎn)生一定的油液回流，最后在閥芯頭部下游中心位置匯合后形成向下游的整體噴射；壁面阻力及剪切力的存在使得近壁面的速度約為0。然后，對(duì)PIV 實(shí)驗(yàn)得到的二維流場(chǎng)進(jìn)行三維重構(gòu)，并對(duì)重構(gòu)效果進(jìn)行了定量評(píng)價(jià)，結(jié)果表明：三維重構(gòu)后的流場(chǎng)整體上與原始流場(chǎng)一致，最大重構(gòu)誤差出現(xiàn)在節(jié)流口的高速流區(qū)域；調(diào)節(jié)閥流場(chǎng)充分發(fā)展后其速度呈現(xiàn)同心圓分布，靠近流道中心的速度大，近壁面的速度??；實(shí)驗(yàn)重構(gòu)結(jié)果與仿真重構(gòu)結(jié)果具有高度相似性，在流動(dòng)平緩區(qū)域的重構(gòu)效果更佳，平均速度的最大誤差不超過1.3 m/s，證明了該重構(gòu)方法的可行性，可為微小流道的三維流場(chǎng)測(cè)量和重構(gòu)提供一定的借鑒。

文中研究結(jié)果可以用于復(fù)雜幾何邊界、分區(qū)域和非定常流動(dòng)圖像的重構(gòu)，為提高微小流場(chǎng)重構(gòu)的效率和精度提供借鑒。