研究目的
研究粒子图像测速技术（PIV）在大尺度边界层风洞中测量建筑模型周围湍流时的准确性，重点解决峰值锁定问题。
研究成果
研究表明，峰值锁定（粒子图像测速测量中的一种偏差误差）在大尺寸边界层风洞中普遍存在，这是由次优的粒子图像尺寸导致的。采用掩模相关法（MCM）作为预处理步骤能有效缓解不同流动条件下的峰值锁定问题，从而提高测量精度。在实验条件受限的情况下，MCM是一种实用高效的解决方案，为改善类似环境中的PIV数据质量提供了可行途径。
研究不足
该研究仅限于大型边界层风洞中的TR-PIV技术，其发现可能无法完全推广至其他PIV配置。光学通路和设备规格等技术限制使得难以实现最佳粒子图像尺寸（2-3像素），从而导致固有的峰值锁定现象。MCM方法虽有效，但可能无法完全消除峰值锁定且易受噪声影响。未来工作可探索更广泛的实验条件和先进算法。
1：实验设计与方法选择：
本研究采用粒子图像测速（PIV）和时序粒子图像测速（TR-PIV）技术，在大型边界层风洞中测量二维街道峡谷模型周围的湍流流动。实验过程包括流动可视化、粒子图像采集及用于速度计算的数据处理。通过掩模相关法（MCM）作为预处理步骤以减轻峰值锁定效应。
2：样本选择与数据来源：
实验使用宽高比为3且无屋檐的二维街道峡谷模型，数据引用自作者先前研究（参考文献[8]），聚焦于模型周围的湍流流动。
3：实验设备与材料清单：
关键设备包括Nd:YAG激光器（相干Veldi-G5，波长λ=532nm）、CMOS相机（Photron FASTCOM SA-1）、镜头（尼康PC微距尼克尔85mm f/2.8D）以及示踪粒子（植物油，PIV TEC pivpart14，粒径dp=1µm）。风洞横截面尺寸为1.8米×1.8米。
4：1）、镜头（尼康PC微距尼克尔85mm f/8D）以及示踪粒子（植物油，PIV TEC pivpart14，粒径dp=1µm）。风洞横截面尺寸为8米×8米。 实验流程与操作步骤：
4. 实验流程与操作步骤：流程包含搭建光学系统（利用柱面透镜形成激光片光）、投放示踪粒子、通过相机采集粒子图像、采用MCM进行图像预处理、运用WIDIM算法（窗口变形迭代多网格法）分析图像，以及后续去除误差和数据插值处理。
5：数据分析方法：
采用固定查询窗口尺寸（31×31像素）并进行3次迭代计算的WIDIM算法进行图像分析。通过连续图像间粒子位移推导速度矢量，利用粒子位移直方图评估峰值锁定效应，并通过相关系数分析评估噪声影响。
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Nd:YAG Laser
Veldi-G5
Coherent
Provides laser light for illuminating tracer particles in the flow field to enable particle image acquisition.
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CMOS Camera
FASTCOM SA-1
Photron
Captures particle images for PIV analysis, used in time-resolved PIV (TR-PIV) for high-speed sampling.
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Lens
PC Micro-Nikkor 85mm f/2.8D
Nikon
Used for imaging particle movements in the flow field, with specific F-value to control light intake and image quality.
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Tracer Particles
pivpart14
PIV TEC
Seeded into the airflow to trace flow patterns; their movement is captured and analyzed to determine velocity fields.
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Cylindrical Lens
Forms the laser sheet by spreading the laser beam into a thin plane for illuminating the measurement area.
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Powell Lens
Alternative to cylindrical lenses for laser sheet formation, used in optical setup for flow visualization.
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