风洞风场探测系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种风洞风场探测系统及方法，属于风洞实验领域，该探测系统包括预埋在风洞底部且位于风洞内模型安装位的迎风一侧前方的测风激光雷达，所述测风激光雷达发射出的激光波束竖直向上穿过设置在风洞底部的透明窗口，并扫描得到风洞风场的轴向风速。本发明专利技术实用性强，能够有效、准确的测量风洞的风场参数，利于风洞实验。

Wind field detection system and method of wind tunnel

The invention discloses a wind tunnel wind field detection system and method, belonging to the field of wind tunnel experiment. The detection system includes a wind measuring lidar embedded at the bottom of the wind tunnel and located in front of the windward side of the model installation position in the wind tunnel. The laser beam emitted by the wind measuring lidar passes vertically up through the transparent window arranged at the bottom of the wind tunnel, and scans the axial direction of the wind field of the wind tunnel Wind speed. The invention has strong practicability, can effectively and accurately measure the wind field parameters of the wind tunnel, and is conducive to the wind tunnel experiment.

【技术实现步骤摘要】
风洞风场探测系统及方法
本专利技术属于风洞实验
，具体涉及一种风洞风场探测系统及方法。
技术介绍
风洞实验是飞行器研制工作中的一个不可缺少的组成部分。它不仅在航空和航天工程的研究和发展中起着重要作用，随着工业空气动力学的发展，在交通运输、房屋建筑、风能利用和环境保护等部门中也得到越来越广泛的应用。用风洞作实验的依据是运动的相对性原理。实验时，常将模型或实物固定在风洞内，使气体流过模型。这种方法，流动条件容易控制，可重复地、经济地取得实验数据。为使实验结果准确,实验时的流动必须与实际流动状态相似,即必须满足相似律的要求。但由于风洞尺寸和动力的限制，在一个风洞中同时模拟所有的相似参数是很困难的，通常是按所要研究的课题，选择一些影响最大的参数进行模拟。此外，风洞实验段的流场品质，如气流速度分布均匀度、平均气流方向偏离风洞轴线的大小、气流的湍流度等必须符合一定的标准。现在技术中，在对模型进行风洞实验过程中，通常是采用测风杆来反映模型所受风洞风场参数，由于测风杆自身因素存在主要的两个问题：其一、测杆在模型正前面中间设置，对模型风场模拟存在干扰；其二、它在竖直方向上间隔设置多个测风仪，并通过多个测风仪的描绘测风点而得来的风场参数数据的精度不高。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的是提供一种风洞风场探测系统及方法，以解决风洞的风场参数测量问题。为达到上述目的，本专利技术提供了如下技术方案：本专利技术提供一种风洞风场探测系统，包括预埋在风洞底部且位于风洞内模型安装位的迎风一侧前方的测风激光雷达，所述测风激光雷达发射出的激光波束竖直向上穿过设置在风洞底部的透明窗口，并扫描得到风洞风场的轴向风速。进一步，所述透明窗口采用有机玻璃。进一步，所述测风激光雷达用于观测激光传播路径上的多普勒频移，采用直线、圆锥或扇形扫描，得到局部范围内多个方位、不同高度上的轴向风速。进一步，所述测风激光雷达设置在移动小车上，所述移动小车能在风洞的径向宽度上水平移动。进一步，还包括风压测量模块、风压补偿模块和输出单元，所述风压测量模块设置在风洞中，用于测量风洞风场的风压参数；所述风压补偿模块和输出单元分别设置在测风激光雷达上；所述风压测量模块和风压补偿模块与输出单元相连接，并通过通信天线发送至指定终端；所述风压补偿模块与风压测量模块相连，并根据风压参数对测风激光雷达测量的轴向风速进行补偿。本专利技术还利用上述的探测系统实施的探测方法，具体包括如下步骤：S1、将测风激光雷达设置在风洞中，并初始化测风激光雷达；S2、利用风压测量模块测量风洞风场的风压参数；S3、利用测风激光雷达发射激光波束，并在小范围做圆锥或扇形扫描，以获取风洞风场的轴向风速；S4、利用风压补偿模块根据步骤S2得到的风压参数对步骤S3得到的轴向风速进行补偿，进而得到测风激光雷达上空局部范围的风场剖面参数；S5、利用输出单元将步骤S4得到的风场剖面参数进行编码，并通过通信天线发送至指定终端。优选的，在步骤S3中，根据风洞风场中气溶胶粒子的后向散射回波与本地激光做相干处理，得到回波的多普勒频移，进而得到轴向风速。本专利技术的有益效果是：1、本专利技术具有测量结果可靠的特点，可提供高精度风洞风场剖面参数，为风洞实验的研究提供有效手段。2、本专利技术可用于对风洞实验段的流场品质进行监测，如气流速度分布均匀度、平均气流方向偏离风洞轴线的大小、气流的湍流度等是否符合一定的标准。本专利技术的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本专利技术的实践中得到教导。本专利技术的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。具体实施方式以下通过特定的具体实例说明本专利技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点与功效。本专利技术还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本专利技术的精神下进行各种修饰或改变。本实施例提供一种风洞风场探测系统，包括预埋在风洞底部且位于风洞内模型安装位的迎风一侧前方的测风激光雷达，所述测风激光雷达发射出的激光波束竖直向上穿过设置在风洞底部的透明窗口，该透明窗口采用有机玻璃，使得其对测风激光雷达发射出的激光波束穿透性好、无伪影；该测风激光雷达用于观测激光传播路径上的多普勒频移，采用直线、圆锥或扇形扫描，得到局部范围内多个方位、不同高度上的轴向风速；还包括风压测量模块、风压补偿模块和输出单元，所述风压测量模块设置在风洞中，用于测量风洞风场的风压参数；所述风压补偿模块和输出单元分别设置在测风激光雷达上；所述风压测量模块和风压补偿模块与输出单元相连接，并通过通信天线发送至指定终端；所述风压补偿模块与风压测量模块相连，并根据风压参数对测风激光雷达测量的轴向风速进行补偿。采用上述方案，本专利技术具有测量结果可靠的特点，可提供高精度风洞风场剖面参数，为风洞实验的研究提供有效手段。在另一实施例中的测风激光雷达设置在移动小车上，所述移动小车能在风洞的径向宽度上水平移动。这样，可使得本专利技术还能用于对风洞实验段的流场品质进行监测，如气流速度分布均匀度、平均气流方向偏离风洞轴线的大小、气流的湍流度等是否符合一定的标准。本专利技术利用上述的探测系统实施的探测方法，具体包括如下步骤：S1、将测风激光雷达设置在风洞中，并初始化测风激光雷达；设置测风激光雷达的探测范围、空间分辨率和数据更新率参数；S2、利用风压测量模块测量风洞风场的风压参数；S3、利用测风激光雷达发射激光波束，并在小范围做圆锥或扇形扫描，根据风洞风场中气溶胶粒子的后向散射回波与本地激光做相干处理，得到回波的多普勒频移，以获取风洞风场的轴向风速；S4、利用风压补偿模块根据步骤S2得到的风压参数对步骤S3得到的轴向风速进行补偿，进而得到测风激光雷达上空局部范围的风场剖面参数；S5、利用输出单元将步骤S4得到的风场剖面参数进行编码，并通过通信天线发送至指定终端。最后说明的是，以上实施例仅用以说明本专利技术的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本专利技术进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本专利技术的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本专利技术的权利要求范围当中。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种风洞风场探测系统，其特征在于，包括预埋在风洞底部且位于风洞内模型安装位的迎风一侧前方的测风激光雷达，所述测风激光雷达发射出的激光波束竖直向上穿过设置在风洞底部的透明窗口，并扫描得到风洞风场的轴向风速；还包括风压测量模块、风压补偿模块和输出单元，所述风压测量模块设置在风洞中，用于测量风洞风场的风压参数；所述风压补偿模块和输出单元分别设置在测风激光雷达上；所述风压测量模块和风压补偿模块与输出单元相连接，并通过通信天线发送至指定终端；所述风压补偿模块与风压测量模块相连，并根据风压参数对测风激光雷达测量的轴向风速进行补偿。/n

【技术特征摘要】
1.一种风洞风场探测系统，其特征在于，包括预埋在风洞底部且位于风洞内模型安装位的迎风一侧前方的测风激光雷达，所述测风激光雷达发射出的激光波束竖直向上穿过设置在风洞底部的透明窗口，并扫描得到风洞风场的轴向风速；还包括风压测量模块、风压补偿模块和输出单元，所述风压测量模块设置在风洞中，用于测量风洞风场的风压参数；所述风压补偿模块和输出单元分别设置在测风激光雷达上；所述风压测量模块和风压补偿模块与输出单元相连接，并通过通信天线发送至指定终端；所述风压补偿模块与风压测量模块相连，并根据风压参数对测风激光雷达测量的轴向风速进行补偿。


2.根据权利要求1所述的风洞风场探测系统，其特征在于，所述透明窗口采用有机玻璃。


3.根据权利要求1所述的风洞风场探测系统，其特征在于，所述测风激光雷达用于观测激光传播路径上的多普勒频移，采用直线、圆锥或扇形扫描，得到局部范围内多个方位、不同高度上的轴向风速。


4.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：王旭，钱骥，李华强，
申请(专利权)人：重庆交通大学，
类型：发明
国别省市：重庆;50