本文研究了不同温度(0℃、9℃和18℃)、不同变率(正态、变率2、变率3和变率4)工况下的表面横向浮射流的速度场和浓度场的扩散形态和扩展趋势,同时研究了6种出口雷诺数下静水自由射流中的浓度值分布特点。 基于水和示踪粒子对光的反射特性不同,本文提出一种识别污染介质浓度的数字图像处理方法,即结合阈值进行图像分析的激光粒子成像测速技术(PIV)。研究结果表明:试验所得的射流浓度值是可信的,能反映实际的射流浓度。 本文结合模型试验,得出了不同温升及变率下表面横向浮射流的瞬时浓度场和流速场,进而分析得出随着温度及变率的变化浓度场的扩散范围、形态特点和趋势。依据不同出口雷诺数的静水自由射流试验,得出射流浓度场随出口雷诺数变化的扩散形态和特点,结合流速场得出不同雷诺数下沿轴线的浓度值与出口浓度值的关系式,半给出了临界出口雷诺数Re_k。 本文对图像处理技术用于射流浓度场的量测进行了初步尝试与探索,研究内容体现了多学科的交叉。研究成果为进一步研究和在浓度场测量中应用计算机图像处理技术打下了基础;对提高射流浓度的测量水平和精度,进而提高水力模型试验水平、满足工程设计要求等都具有学术意义和重要实用价值。