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The dynamics associated with a long rod projectile, travelling at high velocity, penetrating a
heterogeneous target has long been an active research area. Historically both analytic and
numeric models have assumed a continuous target medium in order to predict the performance of the penetrator-target system, even in cases where the target is composed of concrete, foam or a granular porous medium such as sand. Continuum models fail to capture the complicated grain level response within the heterogeneous target which can result in asymmetric loading of the projectile leading to variations in projectile performance. In this work a series of experiments were conducted in order to investigate the penetration dynamics of loose sand, specifically with a goal of building a better understanding of the grain level dynamics. High speed photography coupled with a particle image velocimetry (PIV) technique were used to capture both the grain level and bulk response of the penetration event. Experiments were conducted over a velocity range of 30 to 100 m/s using both cylindrical and spherical projectiles. The results indicate that variations in the projectile size and shape effect cavity formation and that cavity formation occurs nearly 25 times slower than the projectile velocity.
仪器简介：
德国LaVison公司（www.lavision.de)专业从事流体力学，燃烧场分析等应用的激光光学测量和诊断系统的研发和制造。该公司所提供PIV粒子成像测速系统具有设计先进，零部件质量优异。其秉承了德国在光学和激光领域内的传统优势。软件算法效率和精度高，整体性能稳定可靠，配置灵活，可升级性强等突出优点，一直在国际市场上处于领导和前沿地位。世界上许多著名的大学和工厂例如德国的宝马，奔驰汽车公司等都选择了他们的产品。
关于该公司PIV产品性能的一个很有说服力的客观的例证是国际上隔年举办的”PIV Challenge”评测活动。这一活动是国际上一个独立的，名字就叫做“PIV Challenge” 的组织，召集国际上主要的PIV系统供应商和研究机构进行的一项公开的评测活动。各公司和机构用自己的系统，测量一个同样的样本体系，然后比较各公司的测量结果。LaVision公司历年在这一竞赛测试中的结果都是zei优秀的。以2003年的侧试结果为例，在有13家单位参加的竞赛中，LaVision 给出的结果又是遥遥领先。
具体结果概括如下：
1）测速结果的信噪比，LaVision 为 >45, zei好的研究机构的结果是33%. 各研究机构的平均结果是20%。
2）另外一个参数,速度的均方根偏差(RMS Error), LaVision 为 < 0.04, zei好的研究机构的结果是0.04, 研究机构的平均结果是0.08%.
3）第三个结果是所谓”Convergence towards high confidence level”, 这一参数给出的是测量给出的所有速度矢量中,误差小于0.1的矢量占全部所得矢量的百分比. 显然这一比例越高越好. 结果是, LaVision 为 >90%, zei好的研究机构的结果是小于但接近90%. 研究机构的平均结果是70%. “PIV Challenge”这一组织的互联网网址是 www.pivchallenge.org 上述结果可在这个网站上找到。
2．LaVision 公司产品的特点和优势.
LaVision 公司的PIV系统具有如下11个关键的特长.这使得LaVision 成为成像测量领域技术领先的专业供应商.
1) LaVision 公司的多功能软件平台DaVis,在国际上的公开评测中表现优异.特别是zei近一次.前面已经对此作了详尽的介绍.
2) LaVison 公司的DaVis 软件可以提供宏命令编程语言.宏命令编程语言为DaVis用户提供了二次开发的广阔空间.
3) 采用计算机内置的可编程时间控制器.使得每一个使用者可以将自己特别的设置,参数,以文件的形式存储下来,方便下次试验时快速设置.可以大大地提高试验效率.
4) 3D PIV 软件中的自标定算法是LaVision公司专利技术.
5) 可以提供丰富多样的附件,以适应不同应用的需求.
6) 个性化的试验时序参数的设置.
7) 硬件系统通用,开放.便于将来用户升级. 所提供的控制平台是”未来无忧” 的.
8) 软件总是基于zei新的Windows 操作系统,具有直观,易用,具有启发性的软件界面.
9) DaVis 软件可以充分发掘,发挥现代个人计算机飞速发展提高的性能。
10) 锐意创新的研发团队,具有持续,迅捷的研发和软件开发能力.
11) 硬件选择上,总是采用高品质的部件.确保整体系统的可靠性和稳定性.
3. 德国LaVision公司 FlowMaster 系列PIV系统产品配置
LaVision 的FlowMaster 系列PIV系统可以根据用户的不同应用和需求灵活的配置. 如果您对LaVision公司的产品和技术感兴趣，请和我们联系。
技术参数：
1.测量介质：空气流，水流，多相流，燃烧反应流场，超音速流
2.测量环境：开放空间，封闭空间，微小空间
3.速度场维数：2D-PIV，3D-PIV，体视全场（Tomo-PIV）3D3C，时间分辨TR-PIV，显微（Micro）-PIV，可升级到多参量联合测试系统（速度，浓度，粒径，温度）
4.CCD/CMOS相机分辨率：1M，1.4M,2M，4M，11M
5.帧频：单次至一百万次
6.照明激光单脉冲能量：zei高可达 2x360毫焦
7.相关处理精度: 可达0.1像素
8.测速结果的信噪比: >45
9.测速结果的均方根偏差(RMS Error): < 0.04
10.测量给出的所有速度矢量中,误差
小于0.1的矢量占全部所得矢量的百分比: >90%
主要特点：
1.专利的三维自标定功能极大地提高了PIV测量的精度，提高了PIV测量的效率,提高了PIV测试设备的易用性,拓展了PIV的应用领域。
2.PIV Chellenge 验证。相关内容可参考网站 http://www.pivchallenge.org/
3.集成的多功能软件平台: DaVis
4.在国际市场上连续多年销量第一,已经成为国际科学和工程界的科学家和工程师的首选产品。
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