前言

随着社会经济的快速发展，人们对水动力学、空气动力学等流体力学相关学科的依赖程度越来越高。从代表国家综合制造实力的航天器、飞机、高铁、潜艇、船舶等先进制造业，到反映国家综合建造水平的水利枢纽、特大桥梁、摩天大楼等传统建造业，均要求对标的物所处的流动环境有越来越精细的定量认识。目前，准确获得流动定量信息的途径，主要为高精度数值模拟和实验测量。因此，开展流动测量技术的研究，对于促进流体力学学科发展，服务“中国制造2025”“一带一路”等国家发展战略均具有重大意义。

粒子图像测速（particle image velocimetry，PIV）是20世纪80年代逐步发展起来的一种现代流动测量技术，它充分利用了现代材料技术、激光技术、数字成像技术、计算机技术和图像分析技术的最新发展成果，可以在不接触待测流体的条件下，精确地测得平面内的二维或三维瞬态流场。近年来，激光技术和高速摄像技术的快速发展，进一步推动PIV朝着高频、高分辨率、立体化测量方向发展，显著推动了紊流统计理论和相干结构理论的研究与应用。

本书作者所在课题组从20世纪末开始从事PIV技术的研究工作。在国家自然科学基金仪器专项基金等一批国家级科研项目的资助下，经过近20年的持续攻关，在高频PIV技术的研发和应用方面取得了较为丰硕的成果，得到了国内外同行的认可。本书是对长期实践中积累的基本理论、技术经验及应用实践的阶段性总结，是一部系统介绍高频PIV知识的中文学术著作。与国际上现有的PIV专著相比，本书更强调PIV技术的实用性。全书以研发和使用一套高频PIV系统为主线，首先阐述PIV系统的硬件构成及有关理论，然后基于粒子图像基本知识，从图像前处理、粒子图像分析和流场后处理三个方面介绍PIV常用处理方法和算法实现，最后以明渠紊流、方腔流和黏性底层三个典型应用为例，展示了高频PIV系统优异的性能和广阔的应用前景。

全书分为7章。第1章绪论，由陈启刚、钟强编写； 第2章PIV硬件系统，由陈启刚、钟强、王兴奎编写； 第3章粒子图像，由陈启刚、李丹勋编写； 第4章粒子图像分析，由陈启刚、陈槐编写； 第5章流场后处理，由陈启刚、钟强、陈槐、王兴奎编写； 第6章高频PIV系统实践，由陈槐、陈启刚编写； 第7章超高分辨率高频PIV系统，由钟强、王兴奎编写。全书由陈启刚、李丹勋统稿。

由于作者的知识水平、实践范围及认识程度有限，书中难免存在不妥之处，恳请读者批评指正。

作者

2017年1月