基于粒子图像测速系统(PIV)的砂箱模拟实验方法研究与实例分析

现代地质 ›› 2014, Vol. 28 ›› Issue (2): 321-330.

基于粒子图像测速系统(PIV)的砂箱模拟实验方法研究与实例分析

董周宾^1，2，3，颜丹平^1，2，张自力⁴，许延波^1，2，5，邱亮^1，2，朱鲁涛^1，2

1中国地质大学(北京) 地球科学与资源学院，北京100083；2中国地质大学(北京) 地质过程与矿产资源国家重点实验室，北京100083；3 山东省鲁南地质工程勘察院，山东兖州272100；4中国地质大学(北京) 数理学院，北京100083； 5山东黄金地质矿产勘查有限公司，山东莱州261400

出版日期:2014-04-21 发布日期:2014-04-26
通讯作者: 颜丹平，男，教授，博士生导师，1963年出生，构造地质学专业，主要从事构造地质学的教学与科研工作。
作者简介:董周宾，男，硕士研究生，1989年出生，构造地质学专业，主要从事构造地质和物理模拟研究。 Email：dongzhoubin@163.com。
基金资助:
国家自然科学基金项目（41172191，41372212）；高等学校博士学科点专项科研基金项目（20120022110013）。

Research on Methods of Sandbox Modeling and Case Study Based on Particle Image Velocimetry(PIV)

DONG Zhou-bin^1，2，3，YAN Dan-ping^1，2，ZHANG Zi-li⁴，XU Yan-bo^1，2，5，QIU Liang^1，2，ZHU Lu-tao^1，2

1School of Earth Sciences and Resources，China University of Geosciences，Beijing100083，China； 2State Key Laboratory of Geological Processes and Mineral Resources，China University of Geosciences，Beijing100083，China； 3Shandong Provincial Lunan Geoengineering Exploration Institute，Yanzhou，Shandong272100，China； 4School of Mathematics and Physics，China University of Geosciences，Beijing100083，China； 5Shandong Gold Geology and Mineral Exploration Limited Corporation, Laizhou，Shandong261400，China

Online:2014-04-21 Published:2014-04-26

摘要/Abstract

摘要：

粒子图像测速系统(PIV)，是指利用高分辨率相机获得一系列图像，再通过一系列计算分析得到图像上各点的速度矢量，从而获取运动对象速度场的无扰动流场测量技术系统。PIV已经被应用于中国地质大学(北京)构造模拟实验室的砂箱构造物理模拟实验中。详细介绍了利用PIV监测和记录砂箱模拟实验的过程，以及监测的各项参数—砂粒运动速率、切应变率、涡度等的数据处理和计算流程与方法，并应用实例分析说明了上述数据处理结果应用于构造变形几何学、运动学和动力学的定量模拟研究方法，模拟结果对于解释构造变形过程和机制具有重要的意义。

Abstract:

PIV，the abbreviation of Particle Image Velocimetry system，is a measuring technology system without disturbance flow field.We use this system to take high resolution images and get the velocity field by calculating the velocity vectors of every point on the image.The PIV has been installed and applied to sandbox modeling experiments in Tectonic Modeling Laboratory of China University of Geosciences(Beijing).This paper introduces the data monitoring and recording during sandbox modeling experiments，as well as data computational processes and methods of parameters，including sand grain moving velocity，shear strain rate，vorticity and so on.Quantitative simulating the deformational geometry，kinematics and dynamics using above parameters is then used with examples.The results play an important role in well understanding the deformation process and mechanism.

中图分类号:

董周宾，颜丹平，张自力，许延波，邱亮，朱鲁涛. 基于粒子图像测速系统(PIV)的砂箱模拟实验方法研究与实例分析[J]. 现代地质, 2014, 28(2): 321-330.

DONG Zhou-bin，YAN Dan-ping，ZHANG Zi-li，XU Yan-bo，QIU Liang，ZHU. Research on Methods of Sandbox Modeling and Case Study Based on Particle Image Velocimetry(PIV)[J]. Geoscience, 2014, 28(2): 321-330.

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