一种三开口视窗的二维纹影测试方法技术

本发明专利技术的目的在于提供一种三开口视窗的二维纹影测试方法，其测试装置包括包括高强度LED阵列光源、凸透镜、分光镜、定容弹、喷油器、刀口、高速相机；当喷油器开始喷油时，流场中出现扰动，流场内不同位置的密度发生变化，入射的平行光会在密度变化处发生折射，折射之后的平行光不能经过凸透镜汇聚到焦点上，被刀口阻挡，偏折光线之前所在的区域会在摄像机中生成较暗的图像，从而获得喷雾图像随时间的二维形态变化。两个光源所发出的不同方向的光在经过喷雾之后，可以获得喷雾的完整形态变化图像。本发明专利技术解决了传统多孔喷雾流场测试系统中由于喷油器喷嘴直径较大造成纹影照片中油束喷雾起始段被遮挡，无法获得相应参数的问题，具有较大实用价值。

A two-dimensional schlieren test method with three windows

【技术实现步骤摘要】
一种三开口视窗的二维纹影测试方法
本专利技术涉及的是一种柴油机测试方法，具体地说是柴油机喷油测试方法。
技术介绍
柴油机进过数百年的发展，在结构和效率上都已有了极大的优化和改进，作为当今使用最为广泛的动力系统，柴油机在全世界范围内都具有重要价值。随着柴油机结构趋于稳定，柴油机热效率的提升越来越依赖于燃油喷射系统的优化和改进，喷雾状态、雾化状态和燃油-空气混合状况直接影响柴油机的工作状况，因此对柴油机喷雾进行可视化测量从而评价喷雾状态具有重要意义。传统的喷雾流场测量方法主要是阴影法和纹影法，通过采用单光程及双光程通过流场区域的方法来进行流场的成像与分析。单光程测试系统为了保证光线穿过测试区域，测试的定容弹需要在两个端面上同时安装玻璃视窗，不但增加了造价，而且降低了系统的结构强度和安全性，且只能测量单束喷雾的参数.双光程测试系统中由于喷油嘴伸入定容弹内，喷油器体所在的位置无法加工反光镜面，因此在喷雾初始阶段将难以观测到喷雾图像。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供能解决传统多孔喷雾流场测试系统中由于喷油器喷嘴直径较大造成纹影照片中油束喷雾起始段被遮挡，无法获得相应参数问题的一种三开口视窗的二维纹影测试方法。本专利技术的目的是这样实现的：本专利技术一种三开口视窗的二维纹影测试方法，其特征是：采用如下测试装置：包括第一LED阵列光源、第二LED阵列光源、第一相机、第二相机、平面镜、第一-第四凸透镜、分光镜、三通定容弹体，三通定容弹体的三个通道口分别设置第一-第三石英视窗，三通定容弹体里设置喷油器，平面镜、第一凸透镜、分光镜、三通定容弹体的第一石英视窗布置在一条线上，第一LED阵列光源设置在平面镜旁，第一相机、第二凸透镜设置在分光镜旁，第二LED阵列光源、第三凸透镜设置在第二石英视窗旁，第二相机、第四凸透镜设在第三石英视窗旁；来自第一LED阵列光源的一束入射光经过第一狭缝，被平面镜反射到第一凸透镜处成为平行光，再穿过分光镜以平行于喷油器轴线的方式，穿过装有第一石英视窗后垂直入射到带有平面镜的喷油器安装端盖并被反射，再次从第一石英视窗处出射，反射光线平行于喷油器轴线，到达分光镜处被反射到第二凸透镜成为汇聚光，于汇聚交点处经过第一刀口到达第一相机；来自第二LED阵列光源的一束入射光穿过第二狭缝到达第三凸透镜成为平行光然后从三通定容弹体的侧面入射，平行于第三石英视窗的圆心轴线进入三通定容弹体，经喷雾流场区域后从第二石英视窗穿出定容弹，经过第四凸透镜成为汇聚光，于汇聚焦点处经过第二刀口到达第二相机，形成纹影图像；当喷油器开始喷油时，流场中出现扰动，流场内不同位置的密度发生变化，入射的平行光在密度变化处发生折射，折射之后的平行光不能经过凸透镜汇聚到焦点上，而被刀口阻挡，偏折光线之前所在的区域在摄像机中生成暗像，从而获得喷雾图像随时间的二维形态变化；第一LED阵列光源、第二LED阵列光源所发出的不同方向的光在经过喷雾之后，获得喷雾的完整形态变化图像。本专利技术还可以包括：1、三通定容弹体的三个通道直径相等，呈T型布置；三通定容弹体三个通道的直径，大于喷雾的最大贯穿距。本专利技术的优势在于：本专利技术解决了传统多孔喷雾流场测试系统中由于喷油器喷嘴直径较大造成纹影照片中油束喷雾起始段被遮挡，无法获得相应参数的问题，具有较大的创新性和实用价值。附图说明图1为本专利技术的布置图。具体实施方式下面结合附图举例对本专利技术做更详细地描述：结合图1，本专利技术三开口视窗的二维纹影测试方法配套的定容弹由高透光纯石英玻璃，精加工的金属反射镜，正交型三通道钢制定容弹体20，钢制喷油器18固定端盖组成，金属反射镜中央钻孔以安装喷油器18，石英玻璃与定容弹体20的凹槽尺寸一致，并与凹槽紧密配合。该系统主要包括第一高强度LED阵列光源3、第二高强度LED阵列光源14、第一狭缝2、第二狭缝13、平面镜端盖19、第一-第四凸透镜4-7、平面镜1、分光镜10、三通道三开口可视化定容弹20、石英玻璃端盖、多孔喷油器18、第一刀口8、第二刀口9、第一高速相机11、第二高速相机12，定容弹包括第一-第三石英视窗15-17。来自高强度LED阵列光源3的一束入射光经过狭缝2，被平面镜1反射到凸透镜4处成为平行光，再穿过分光镜10以平行于喷油器18轴线的方式，穿过装有石英视窗15后垂直入射到带有平面镜的喷油器18安装端盖并被反射，再次从石英视窗15处出射，反射光线平行于喷油器18轴线，到达分光镜10处被反射到凸透镜5成为汇聚光，于汇聚交点处经过刀口8到达高速相机11，由于喷油器体穿过平面镜端盖19，因此喷孔附近的流场区域无法被观测到。来自高强度LED阵列光源14的一束入射光穿过狭缝13到达凸透镜6成为平行光然后从定容弹20的侧面入射，平行于定容弹石英视窗17的圆心轴线进入定容弹20，经喷雾流场区域后从石英视窗16穿出定容弹20，经过凸透镜7成为汇聚光，于汇聚焦点处经过刀口9到达高速相机12，形成高速纹影图像，由于光源14的光线穿过了喷嘴区域，因此可以获得喷嘴附近的流场图像。当喷油器18开始喷油时，流场中出现扰动，流场内不同位置的密度发生变化，入射的平行光会在密度变化处发生折射，折射之后的平行光不能经过凸透镜汇聚到焦点上，因此会被刀口阻挡，偏折光线之前所在的区域会在摄像机中生成较暗的图像，从而获得喷雾图像随时间的二维形态变化。两个光源所发出的不同方向的光在经过喷雾之后，可以获得喷雾的完整形态变化图像。定容弹具有三个通道，三个通道直径相等，呈T型布置。定容弹的第二通道和第三通道同轴，并与第一通道的光轴垂直。三个通道的光轴在同一个平面上。定容弹的喷油器固定端盖为圆形，与第一通道同轴。喷油器端盖的内侧加工高发射率的反光镜面。喷油器固定端盖中心开有通孔，通孔直径与喷油器体直径相等。定容弹通道的直径，大于喷雾的最大贯穿距。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种三开口视窗的二维纹影测试方法，其特征是：采用如下测试装置：包括第一LED阵列光源、第二LED阵列光源、第一相机、第二相机、平面镜、第一-第四凸透镜、分光镜、三通定容弹体，三通定容弹体的三个通道口分别设置第一-第三石英视窗，三通定容弹体里设置喷油器，平面镜、第一凸透镜、分光镜、三通定容弹体的第一石英视窗布置在一条线上，第一LED阵列光源设置在平面镜旁，第一相机、第二凸透镜设置在分光镜旁，第二LED阵列光源、第三凸透镜设置在第二石英视窗旁，第二相机、第四凸透镜设在第三石英视窗旁；/n来自第一LED阵列光源的一束入射光经过第一狭缝，被平面镜反射到第一凸透镜处成为平行光，再穿过分光镜以平行于喷油器轴线的方式，穿过装有第一石英视窗后垂直入射到带有平面镜的喷油器安装端盖并被反射，再次从第一石英视窗处出射，反射光线平行于喷油器轴线，到达分光镜处被反射到第二凸透镜成为汇聚光，于汇聚交点处经过第一刀口到达第一相机；来自第二LED阵列光源的一束入射光穿过第二狭缝到达第三凸透镜成为平行光然后从三通定容弹体的侧面入射，平行于第三石英视窗的圆心轴线进入三通定容弹体，经喷雾流场区域后从第二石英视窗穿出定容弹，经过第四凸透镜成为汇聚光，于汇聚焦点处经过第二刀口到达第二相机，形成纹影图像；/n当喷油器开始喷油时，流场中出现扰动，流场内不同位置的密度发生变化，入射的平行光在密度变化处发生折射，折射之后的平行光不能经过凸透镜汇聚到焦点上，而被刀口阻挡，偏折光线之前所在的区域在摄像机中生成暗像，从而获得喷雾图像随时间的二维形态变化；第一LED阵列光源、第二LED阵列光源所发出的不同方向的光在经过喷雾之后，获得喷雾的完整形态变化图像。/n...

【技术特征摘要】
1.一种三开口视窗的二维纹影测试方法，其特征是：采用如下测试装置：包括第一LED阵列光源、第二LED阵列光源、第一相机、第二相机、平面镜、第一-第四凸透镜、分光镜、三通定容弹体，三通定容弹体的三个通道口分别设置第一-第三石英视窗，三通定容弹体里设置喷油器，平面镜、第一凸透镜、分光镜、三通定容弹体的第一石英视窗布置在一条线上，第一LED阵列光源设置在平面镜旁，第一相机、第二凸透镜设置在分光镜旁，第二LED阵列光源、第三凸透镜设置在第二石英视窗旁，第二相机、第四凸透镜设在第三石英视窗旁；
来自第一LED阵列光源的一束入射光经过第一狭缝，被平面镜反射到第一凸透镜处成为平行光，再穿过分光镜以平行于喷油器轴线的方式，穿过装有第一石英视窗后垂直入射到带有平面镜的喷油器安装端盖并被反射，再次从第一石英视窗处出射，反射光线平行于喷油器轴线，到达分光镜处被反射到第二凸透镜成为汇聚光，于汇聚交点处经过第一刀口到达...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘龙，赵豪，梁德治，安琛，彭雁，刘俊杰，
申请(专利权)人：哈尔滨工程大学，
类型：发明
国别省市：黑龙;23