微流体粒子图像测速技术及其在能量输运研究中的应用

发展微流体能量输运过程的全场可视化测量技术是研究微流体能量传递、储存和转换现象的重要基础，其核心是微流体温度场的定量全场测量。项目在研究微流体粒子图像测速技术和Stokes流条件下纳米荧光粒子布朗运动统计规律基础上，对微流体温度场开展定量全场可视化实验研究。通过建立高空间分辨率的显微照相系统以及准确设定激光脉冲时间间隔获得粒子运动的跨帧图像；通过发展粒子图像识别算法以及基于互相关函数的高效粒子跟踪算法获得判读域内粒子群布朗运动的均方位移。为了实现Stokes流体温度场的测量目标，项目将针对纳米荧光粒子的布朗运动现象发展随机Stokes流体动力学的理论统计方法，并以此为基础建立广义Stokes-Einstein扩散关系,确定粒子布朗运动均方位移与流体温度之间的普适函数关系，为微流体温度场测量提供完备的理论支撑。本项目的研究将为实现复杂微流体动量、能量及质量传递现象的全场同步测量奠定坚实基础。