摘要:
为明晰大型结冰风洞中伪颗粒图像对灰度云成像探头(cloud imaging probe-grayscale,CIP-GS)云雾测量的影响,首先发展了伪颗粒图像识别方法,然后在3 m×2 m结冰风洞中开展了结冰云雾测量试验,进而研究了典型结冰条件下伪颗粒图像特征,最后考察了伪颗粒图像对云雾颗粒尺寸分布(particle size distribution,PSD)、中值体积直径(medium volume diameter,MVD)和液态水含量(liquid water content,LWC)测量结果的影响,揭示了影响原因。研究结果表明:伪颗粒图像可以分为景深外图像(out of depth of field image,ODI)、端部遮挡图像(end shaded image,ESI)、破碎图像(shattered image,SI)和非圆形图像(non-roundness image,NRI)4类;典型结冰条件下CIP-GS测量结果中存在大量伪颗粒图像,数量占比超过60%,其中ODI最多、NRI最少;SI和NRI会显著影响基于颗粒图像最大宽度的PSD形态,其中重合颗粒图像会导致PSD形成一条长尾,进而导致对应的MVD和LWC在连续最大结冰条件(continuous maximum icing condition,CM)、间断最大结冰条件(intermittent maximum icing condition,IM)和冻细雨结冰条件(freezing drizzle icing condition,FZDZ)下极端偏大,此时数量占比不到8%的SI能导致测量的MVD和LWC分别出现1252%和883%的最大异常增幅,但冻雨结冰条件(freezing rain icing condition,FZRA)下伪颗粒图像的影响并不显著;针对基于离焦修正颗粒直径的PSD,伪颗粒图像仅会增大小尺寸颗粒仓内颗粒数浓度,进而减小MVD、增大LWC,最大相对偏差分别为15%和20%。发展的识别方法可以较好地识别测量结果中的伪颗粒图像,适用于大型结冰风洞中CIP-GS结冰云雾测量。
郭向东, 郭奇灵, 赵荣, 等. 大型结冰风洞中伪颗粒图像对CIP-GS云雾测量的影响[J]. 航空动力学报, 2026, 41(1):20240388. doi: 10.13224/j.cnki.jasp.20240388.