基于图像处理的矩形热态温差混合层实验测试系统与方法技术方案

本发明专利技术公开一种基于图像处理的矩形热态温差混合层实验测试系统及方法，该系统包括：高温流体发生组件、低温流体发生组件；流体传导组件，具有热隔离的高温流体通道与低温流体通道；流体混合通道，具有混合腔，高温流体通道的输出端、低温流体通道均与混合腔相通；图像获取组件，设在流体混合通道上，用于获取混合腔内的混合流场粒子图像；结果分析组件，与图像获取组件电联，并基于混合流场粒子图像得到混合腔内的高低温混合流体的流场参数。将具有粒子的高温流体与低温流体在混合腔内混合，并基于图像获取组件与结果分析组件得到高低温混合流体的流场参数，有效的进行RBCC发动机的实际工况中的热态亚超/超超混合层的精细化实验研究。验研究。验研究。

【技术实现步骤摘要】
基于图像处理的矩形热态温差混合层实验测试系统与方法


[0001]本专利技术涉及基于图像处理的高低温混合流场测试
，具体是一种基于图像处理的矩形热态温差混合层实验测试系统与方法。

技术介绍

[0002]目前RBCC（Rocket-Based Combined Cycle,火箭基组合循环推进系统）发动机涉及到高温燃气与低温来流空气的混合引射问题，而目前混合层的可视化实验测试系统大都为冷态同温实验测试系统，通过数值模拟分析能发现热态工况的混合层流动情况与冷态情况有极大差别，所以针对RBCC发动机的实际工况进行热态亚超/超超混合层（亚声速-超声速流体混合/超声速-超声速流体混合）的精细化实验研究和光学分析显得很有必要，而目前国内缺少热态混合层相关光学实验研究的综合实验测试系统。

技术实现思路

[0003]针对上述现有技术中缺少热态混合层综合实验测试系统的问题，本专利技术提供一种基于图像处理的矩形热态温差混合层实验测试系统与方法，可以有效的进行RBCC发动机的实际工况中的热态亚超/超超混合层的精细化实验研究。
[0004]为实现上述目的，本专利技术提供一种基于图像处理的矩形热态温差混合层实验测试系统，包括：高温流体发生组件，用于输出具有粒子的高温流体；低温流体发生组件，用于输出具有粒子的低温流体；流体传导组件，具有热隔离的高温流体通道与低温流体通道，所述高温流体通道的输入端与高温流体发生组件的输出端相通，所述低温流体通道的输入端与低温流体发生组件的输出端相通，用于传导高温流体与低温流体；流体混合通道，具有混合腔，所述高温流体通道的输出端、低温流体通道的输出端均与混合腔相通，用于混合高温流体与低温流体；图像获取组件，设在流体混合通道上，用于获取混合腔内的混合流场粒子图像；结果分析组件，与图像获取组件电联，并基于混合流场粒子图像得到混合腔内的高低温混合流体的流场参数。
[0005]在其中一个实施例中，所述高温流体发生组件包括：高温燃气发生器，用于产生高温流体；第一粒子喷注段，与高温燃气发生器的输出端相连，用于向高温流体中喷入粒子；第一导流段，所述第一导流段的输入端与第一粒子喷注段的输出端相连，所述第一导流段输出端与高温流体通道的输入端相连。
[0006]在其中一个实施例中，所述高温燃气发生器为涡喷发动机。
[0007]在其中一个实施例中，所述第一粒子喷注段上设有：第一测温单元，用于测得高温流体的温度；
第一测压单元，用于测得高温流体的压力。
[0008]在其中一个实施例中，所述低温流体发生组件包括：空气来流段，用于导入空气来流作为低温流体；第二粒子喷注段，与空气来流段的输出端相连，用于向低温流体中喷入粒子；第二导流段，所述第二导流段的输入端与空气来流管路的输出端相连，所述第二导流段输出端与低温流体通道的输入端相连。
[0009]在其中一个实施例中，所述第二粒子喷注段上设有：流量测量单元，用于测得低温流体的流量；压力调节单元，用于调整低温流体的压力；第二测温单元，用于测得低温流体的温度；第二测压单元，位于压力调节单元的下游，用于测得低温流体的压力；蜂窝整流器，位于压力调节单元的下游，以用于减少压力调节单元引起的大尺度涡流扰动。
[0010]在其中一个实施例中，所述高温流体发生组件包括壳体，所述壳体两端开口且具有中空腔：所述壳体内设有能够将中空腔分隔成高温流体通道与低温流体通道的隔板，所述隔板上设有隔热结构。
[0011]在其中一个实施例中，所述高温流体通道内、低温流体通道内可拆卸的设有能够改变高温流体通道型面、低温流体通道型面的型面单元。
[0012]在其中一个实施例中，所述图像获取组件包括：观察视窗，数量为两个，且设在流体混合通道对向的两个侧壁上，用于透光与拍摄；激光发生器，用于产生激光，并通过激光透过两个观察视窗照亮混合腔内的高低温混合流场；相机，用于透过观察视窗得到混合腔内被照亮后的混合流场粒子图像。
[0013]为实现上述目的，本专利技术还提供一种基于图像处理的矩形热态温差混合层实验测试方法，采用上述基于图像处理的矩形热态温差混合层实验测试系统，具体包括如下步骤：步骤1，获取多个采样时刻的混合流场粒子图像，并按时间排序得到混合流场粒子图像序列；步骤2，基于混合流场粒子图像序列与粒子匹配算法得到混合流场粒子图像序列中粒子簇的速度矢量分布；步骤3，剔除粒子簇的速度矢量分布中的误配矢量，得到混合腔内的高低温混合流体的速度矢量场。
[0014]本专利技术提供的一种基于图像处理的矩形热态温差混合层实验测试系统及方法，通过将具有粒子的高温流体与低温流体在混合腔内混合，并基于图像获取组件与结果分析组件得到高低温混合流体的流场参数，可以有效的进行RBCC发动机的实际工况中的热态亚超/超超混合层的精细化实验研究，其中，通过在流体传导组件设置热隔离的高温流体通道与低温流体通道，减少高温流体与低温流体之间的热交换，还有效的降低了高温流体的热沉。
附图说明
[0015]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有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专利技术的一些实施例，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示出的结构获得其他的附图。
[0016]图1为本专利技术实施例中基于图像处理的矩形热态温差混合层实验测试系统的结构示意图；图2为本专利技术实施例中基于图像处理的矩形热态温差混合层实验测试系统流体混合前后的局部结构示意图；图3为本专利技术实施例中型面单元与高温流体通道之间为螺纹连接的结构示意图；图4为本专利技术实施例中型面单元与高温流体通道之间为T型槽连接的结构示意图。
[0017]附图标号：高温流体发生组件10、高温燃气发生器101、第一粒子喷注段102与第一导流段103、低温流体发生组件20、空气来流段201、第二粒子喷注段202与第二导流段203、流体传导组件30、壳体301、高温流体通道302、低温流体通道303、隔板304、型面单元305、流体混合通道40、混合腔401、观察视窗501。
[0018]本专利技术目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
[0019]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0020]需要说明，本专利技术实施例中所有方向性指示（诸如上、下、左、右、前、后
……
）仅用于解释在某一特定姿态（如附图所示）下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
[0021]另外，在本专利技术中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于图像处理的矩形热态温差混合层实验测试系统，其特征在于，包括：高温流体发生组件，用于输出具有粒子的高温流体；低温流体发生组件，用于输出具有粒子的低温流体；流体传导组件，具有热隔离的高温流体通道与低温流体通道，所述高温流体通道的输入端与高温流体发生组件的输出端相通，所述低温流体通道的输入端与低温流体发生组件的输出端相通，用于传导高温流体与低温流体；流体混合通道，具有混合腔，所述高温流体通道的输出端、低温流体通道的输出端均与混合腔相通，用于混合高温流体与低温流体；图像获取组件，设在流体混合通道上，用于获取混合腔内的混合流场粒子图像；结果分析组件，与图像获取组件电联，并基于混合流场粒子图像得到混合腔内的高低温混合流体的流场参数。2.根据权利要求1所述基于图像处理的矩形热态温差混合层实验测试系统，其特征在于，所述高温流体发生组件包括：高温燃气发生器，用于产生高温流体；第一粒子喷注段，与高温燃气发生器的输出端相连，用于向高温流体中喷入粒子；第一导流段，所述第一导流段的输入端与第一粒子喷注段的输出端相连，所述第一导流段输出端与高温流体通道的输入端相连。3.根据权利要求2所述基于图像处理的矩形热态温差混合层实验测试系统，其特征在于，所述高温燃气发生器为涡喷发动机。4.根据权利要求2所述基于图像处理的矩形热态温差混合层实验测试系统，其特征在于，所述第一粒子喷注段上设有：第一测温单元，用于测得高温流体的温度；第一测压单元，用于测得高温流体的压力。5.根据权利要求1所述基于图像处理的矩形热态温差混合层实验测试系统，其特征在于，所述低温流体发生组件包括：空气来流段，用于导入空气来流作为低温流体；第二粒子喷注段，与空气来流段的输出端相连，用于向低温流体中喷入粒子；第二导流段，所述第二导流段的输入端与空气来流管路的输出端相连，所述第二导流段输出端与低温流体通道的输入端...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚轶智，孙明波，蔡尊，李佩波，杨揖心，顾瑞，匡孝波，董泽宇，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科技大学，
类型：发明
国别省市：