激光粒子图像测量是航空航天等领域中研究空气动力学,燃烧学等问题的关键技术。由于流动现象的复杂性,很多问题都不可能单纯地依靠理论计算得到解决,而必须通过大量的实验获得必要的设计参数,并且同理论结合起来研究。这些研究成果的取得都离不开对复杂流动机理的理解和详细观测,依赖于改进了的设计研制和实验技术的发展。激光粒子图像测量技术是近十余年来才发展起来的流动测量技术,它是跨学科、多学科的研究结合点,充分体现了激光技术、图像处理技术、计算机技术和近代光学技术在其中的重要作用。研究这种技术成为人们在追求和实现理想的或近乎理想的测试方法和手段方面的一种努力途径。本文关注激光粒子图像测量技术中具有代表性的DPIV技术,并将焦点对准其在高速复杂结构流场中的测量问题。内容和创新点可以归纳如下:(1)研究流场中散射示踪粒子的散射特性及跟随性问题,为高速复杂流场的DPIV测量实验中示踪粒子的选择提供理论依据;(2)将量纲分析思想用于示踪粒子跟随性研究中,自主推导出跟随性函数无量纲化的数学表述,将影响粒子跟随性的多个因素根据量纲和谐原理组合成少数的无量纲导出量,使激光粒子图像测量中粒子跟随性的分析系统化、简单化;(3)数值模拟典型流场,特别是湍流中粒子的跟随性问题,提出了在激光粒子图像测量中如何选择粒子参数以提高测量精度的行之有效的方法;(4)研究一种基于多波长激光脉冲的新DPIV技术,搭建和安装调试实验的软硬件系统,这个新系统有望突破目前的可测流速极限,解决复杂结构流场测量中因流速梯度大而造成的测量精度下降或是测量无效等关键问题。