应用在风洞中的粒子成像测速系统技术方案

本申请涉及一种应用在风洞中的粒子成像测速系统，包括风洞洞体、模型支撑及移动装置、粒子发生器、粒子散布连接器、粒子散布管、照明装置以及图像获取装置。模型支撑及移动装置设置于风洞的实验段以外，用于安装模型，并带动模型在风洞的实验段内进行移动。粒子发生器通过粒子散布连接器与粒子散布管连接。风洞的侧壁上对称地开设有安装孔。粒子散布管设置于对称地两个安装孔之间。粒子散布管上设有粒子散布喷嘴，粒子散布喷嘴喷出的示踪粒子层与模型的待测展向截面重合。照明装置发出的激光片光层与模型的待测展向截面以及示踪粒子层三者重合。图像获取装置设置于风洞的实验段以外，用于获取模型的待测展向截面内的图像。用于获取模型的待测展向截面内的图像。用于获取模型的待测展向截面内的图像。

【技术实现步骤摘要】
应用在风洞中的粒子成像测速系统


[0001]本申请涉及风洞实验
，特别是涉及一种应用在风洞中的粒子成像测速系统。

技术介绍

[0002]为了模拟飞行器或实体周围气体的流动情况，风洞可提供以人工方式产生并且可控制的气流环境，同时结合测速、测压、测力等实验设备可量化气流对实体的作用效果并观察实验现象。
[0003]风洞实验技术自出现以来伴随着现代航空工业的发展而不断进步，越来越多的高新测量技术被应用于风洞实验环境。粒子成像测速技术(Particle Image Velocimetry，PIV)作为一种非接触式的全流场速度测量技术，可记录一段时间内某一平面或者空间区域中每一时刻的速度信息，具有空间流场的时间解析能力。其原理是在流场中均匀地散布大量反光性能良好且可跟随流场运动的示踪粒子，利用激光器等光源照亮测量区域内的示踪粒子并使用数字相机拍摄粒子照片，最后通过互相关技术计算前后两帧或多帧照片内示踪粒子的位移。在两帧照片拍摄时间间隔足够短的情况下，根据已知的位移和时间间隔可以得到示踪粒子的速度，并用其表征测量区域内的流场速度。PIV测速技术不仅克服了以往流场测量中单点测量及设备对流场干扰的局限性，而且具有高精度和高分辨率，目前在涉及流场测量的机械、冶金、化工、汽车、航空、水文和医学等众多领域应用广泛。
[0004]在流动显示技术的基础上，PIV测速充分利用光学技术、现代计算机技术和图像处理技术，并随着这些技术的进步而不断发展。典型的PIV系统主要由照明系统、成像系统和图像处理系统等部分组成。照明系统主要由连续或脉冲激光器、光路系统和片光源光学镜头组等构成；成像系统包括数字照相机和信号同步器等；图像处理系统主要是分析软件和工作站。同时，PIV测量设备还需要针对不同的测量环境进行一定的调整及改装。
[0005]目前，PIV技术应用最好的领域是在水流实验中单一平面的流场测量。因为水介质中容易均匀地散布示踪粒子，粒子颗粒较大且散射性好，同时水流速度较低，容易拍摄到清晰的粒子图像而获得准确且精度高的流场信息。由此可知示踪粒子的散布质量与PIV测量结果密切相关，因此在风洞流场测量中如何均匀散布示踪粒子是个关键点。

技术实现思路

[0006]基于此，本申请提供一种应用在风洞中的粒子成像测速系统，可以根据实验需要在风洞的不同位置安装粒子散布管，使风洞洞体成为粒子散布管的支撑框架，节约设备成本，结构简洁稳固，减小粒子散布管的迎风面积，对流场干扰小，还可扩大示踪粒子的散布范围。
[0007]一种应用在风洞中的粒子成像测速系统，包括：
[0008]风洞洞体，风洞洞体的侧壁上对称地开设有安装孔；
[0009]模型支撑及移动装置，设置于风洞洞体的实验段以外，用于安装模型，并带动模型
在风洞洞体的实验段内进行移动；
[0010]粒子发生器，用于产生示踪粒子；
[0011]粒子散布连接器，入口端与粒子发生器连接；
[0012]粒子散布管，与粒子散布连接器出口端连接，设置于对称地两个安装孔之间，粒子散布管上设有粒子散布喷嘴，粒子散布喷嘴喷出的示踪粒子层与模型的待测展向截面重合；
[0013]照明装置，发出的激光片光层与模型的待测展向截面以及示踪粒子层三者重合；以及
[0014]图像获取装置，设置于风洞洞体的实验段以外，用于获取模型的待测展向截面内的图像。
[0015]在其中一个实施例中，模型支撑及移动装置包括：
[0016]底座，为模型支撑及移动装置的底端；
[0017]流向位置调节器，设置于底座的上表面，用于实现模型在流向方向上的移动；
[0018]宽度方向位置调节器，设置于流向位置调节器上，用于实现模型在宽度方向上的移动；
[0019]偏航方向调节涡轮，设置于宽度方向位置调节器上，用于实现模型在偏航方向上角度的调节；
[0020]俯仰方向调节涡轮，设置于偏航方向调节涡轮上，用于实现模型在俯仰方向上角度的调节；
[0021]高度位置调节器，设置于俯仰方向调节涡轮上，用于实现模型在高度方向上的调节，流向方向、宽度方向以及高度方向两两互相垂直；以及
[0022]模型安装平台，设置于高度位置调节器上，用于安装模型。
[0023]在其中一个实施例中，流向位置调节器包括：
[0024]流向位置调节轨道，设置于底座的上表面；
[0025]流向位置调节平台，设置于流向位置调节轨道上，用于支撑宽度方向位置调节器；以及
[0026]流向位置调节螺杆，设置于底座的上表面。
[0027]在其中一个实施例中，还包括：
[0028]万向轮，设置于底座的底部；以及
[0029]调节脚杯，设置于底座的底部。
[0030]在其中一个实施例中，模型安装平台上布设有螺纹通孔，用于安装模型。
[0031]在其中一个实施例中，粒子散布连接器包括：
[0032]锁紧扣，一端穿过安装孔与粒子散布管的一端连接；以及
[0033]连接软管，具有入口端和出口端，入口端与粒子发生器连接，出口端与锁紧扣的另一端连接。
[0034]在其中一个实施例中，连接软管为Y型快插软管。
[0035]在其中一个实施例中，安装孔在风洞洞体侧壁对称水平或者对称垂直分布。
[0036]在其中一个实施例中，安装孔在风洞洞体侧壁上的每一侧数量均为2对至7对。
[0037]在其中一个实施例中，粒子散布管上等间距的设有3个至7个粒子散布喷嘴。
[0038]上述应用在风洞中的粒子成像测速系统，包括风洞洞体、模型支撑及移动装置、粒子发生器、粒子散布连接器、粒子散布管、照明装置以及图像获取装置。风洞的侧壁上对称地开设有安装孔。模型支撑及移动装置设置于风洞的实验段以外，用于安装模型，并带动模型在风洞的实验段内进行移动。粒子发生器通过粒子散布连接器与粒子散布管连接。粒子散布管设置于对称地两个安装孔之间。粒子散布管上设有粒子散布喷嘴，粒子散布喷嘴喷出的示踪粒子层与模型的待测展向截面重合。照明装置发出的激光片光层与模型的待测展向截面以及示踪粒子层三者重合。图像获取装置设置于风洞的实验段以外，用于获取模型的待测展向截面内的图像。可以根据实验需要在风洞的不同位置安装粒子散布管，使风洞洞体成为粒子散布管的支撑框架，节约设备成本，结构简洁稳固，减小粒子散布管的迎风面积，对流场干扰小，还可扩大示踪粒子的散布范围。
附图说明
[0039]为了更清楚地说明本申请实施例或传统技术中的技术方案，下面将对实施例或传统技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0040]图1为本申请一个实施例提供的粒子成像测速在风洞中应用的系统结构示意图；
[0041]图2为本申请一个实施例提供的模型支撑及移动装置示意图；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种应用在风洞中的粒子成像测速系统，其特征在于，包括：风洞洞体，所述风洞洞体的侧壁上对称地开设有安装孔；模型支撑及移动装置，设置于所述风洞洞体的实验段以外，用于安装模型，并带动所述模型在所述风洞洞体的实验段内进行移动；粒子发生器，用于产生示踪粒子；粒子散布连接器，入口端与所述粒子发生器连接；粒子散布管，与所述粒子散布连接器出口端连接，设置于对称地两个所述安装孔之间，所述粒子散布管上设有粒子散布喷嘴，所述粒子散布喷嘴喷出的示踪粒子层与所述模型的待测展向截面重合；照明装置，发出的激光片光层与所述模型的待测展向截面以及所述示踪粒子层三者重合；以及图像获取装置，设置于所述风洞洞体的实验段以外，用于获取所述模型的待测展向截面内的图像。2.根据权利要求1所述应用在风洞中的粒子成像测速系统，其特征在于，所述模型支撑及移动装置包括：底座，为所述模型支撑及移动装置的底端；流向位置调节器，设置于所述底座的上表面，用于实现所述模型在流向方向上的移动；宽度方向位置调节器，设置于所述流向位置调节器上，用于实现所述模型在宽度方向上的移动；偏航方向调节涡轮，设置于所述宽度方向位置调节器上，用于实现所述模型在偏航方向上角度的调节；俯仰方向调节涡轮，设置于所述偏航方向调节涡轮上，用于实现所述模型在俯仰方向上角度的调节；高度位置调节器，设置于所述俯仰方向调节涡轮上，用于实现所述模型在高度方向上的调节，所述流向方向、所述宽度方向以及所述高度方向两两互相垂直；以及模型安装平台，设置于所述高度位...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡烨，黑少华，谭健，
申请(专利权)人：广东省航空航天装备技术研究所，
类型：新型
国别省市：