文献综述
一、研究背景粒子图像测速(Particle Image Velocimetry，PIV)是基于流场显示技术发展而来的二维／三维流场测量方法，因其具有高精度、非接触等测量优势而被广泛应用于各类高速流动测量中。
Scarano和Haertig(2003)[1]使用260nm粒径氧化钛粒子测量高超声速(Ma=6)球体流场；Haertig[2]采用320nm粒径氧化钛粒子实现了激波风洞测量等。
PIV作为一种流场测量手段，在解决高／超声速流动问题中具有广阔的应用前景[3]。
然而高速流动PIV测量技术仍面临着巨大的挑战，其实验结果与示踪粒子物化特性紧密相关，例如测量精度取决于示踪粒子的随流能力，小粒径粒子有更强的跟随特性而图像显示则要求粒子粒径足够大以保证粒子散射图像清晰。
因此示踪粒子的选择成为了当前的研究重点，正如Schrijer 与Fulvio Scarano[4]所述，PIV技术应用于高／超声速的主要挑战是粒子布撒与示踪粒子的选择。
二、研究现状在粒子选择方面，国内外学者进行了大量研究。
Melling[5]提出一个近似模型，认为激波法向马赫数小于1.4时，粒子松弛过程与时间呈线性关系;赵玉新[6]从粒子动力学的角度研究了纳米粒子在超声速流场中的跟随性问题；陈小虎[7]通过数值模拟方法探究PIV示踪粒子的Stokes数(St数)和布撒浓度对跟随响应特性的影响；易仕和[8]阐明了纳米示踪粒子可以在激波复杂流场高时空分辨率流动显示的同时获取流场同一区域的速度场与密度场。
尽管陈方[9]提出了新的粒子松弛特性模型，并论证Ma=4高速流动PIV 实验中，20～50nm粒径的示踪粒子才能更好地捕捉流场特征，然而该松弛特性模型缺少足够的实验支撑，包括不同激波角、斜激波和脱体激波的验证。
在 PIV实验方面，美国斯坦福大学的Urban[10]等在试验中发现TiO2粒子的松弛时间大约为3~4mu;s，而AI2O3粒子松弛时间超过20mu;s。
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