【技术实现步骤摘要】
本技术属于空化撞击流流场检测领域，尤其涉及一种基于piv-plif系统的空化撞击流场监测系统。
技术介绍
1、对于流场测速技术的研究，早在十九世纪二十年代，国外就已经开始了研究，其中piv(particle image velocimetry)技术是目前普遍采用的一种流场测速技术，是七十年代末发展起来的一种瞬态、多点、无接触式的激光流体力学测速方法。而平面激光诱导荧光(planar laser induced fluorescence，plif)技术是一种新的流动显示和测量方法，属于非介入式的激光光谱学诊断技术，是由固体力学散斑法发展起来的一门综合了激光、数字信号处理、图像图形处理、计算机、现代光学应用和微电子等技术的跨学科测速方法。两种测量技术相结合从而实现piv-plif同步测量，可以获得二维空间分布信息，结合图像处理技术可以实现定量测量，包括浓度场、温度场、压力场以及速度场。
2、实际上，一套完整的piv-plif同步测量系统包括光源系统、图像采集系统、控制协调系统，以及专门piv-plif图像数据处理和流场显示系统。该系统的测量原理为：首先在流场散布示踪粒子和荧光示踪剂，用脉冲激光片光源照射所要研究的流场区域，通过连续两次或者多次曝光的piv胶片，采用杨氏条纹法或者自/互相关法逐点处理胶片，从而得到全场的二维速度分布；系统的荧光与能量和浓度/温度有关，可计算定量信息。
3、“空化技术”是一种物理现象，发生在液体介质中。当液体内部局部压力降低时，会在液体内部或液固交界面上形成、发展和溃灭蒸汽或气体空
4、现阶段对于空化撞击流流场的实验研究，往往局限于理想状况下的理论研究和流体仿真软件模拟，不能反映在不可控因素影响下流场流动的状况。在实验中，应用较多的用于可视化观测的piv技术并不是理想的测量空化撞击流速度场的方法，因为它只能解决撞击时刻的某个单一平面而非整个流域。由于已有方法有其局限性的存在，用于模拟喷嘴喷射流体对撞的三维结构及实现速度场和浓度场同步测量的技术方案还较为缺乏。
技术实现思路
1、本技术提供一种基于piv-plif系统的空化撞击流场监测系统，其目的在于解决传统可视化装置只能解决撞击时刻的某个单一平面而非整个流域的单一性问题。
2、本技术的上述目的通过以下技术方案实现：
3、一种基于piv-plif系统的空化撞击流场监测系统，该系统的计算机分别电路连接同步器和plc，同步器电路连接激光系统，并且电路或无线连接多个ccd相机，激光系统电路连接激光器，激光器还连接冷却系统，激光器输出端通过导光臂连接激光头，激光头固定于坐标架的一侧，坐标架的另一侧固定有多个ccd相机，激光头正下方放置箱体，箱体的两端通过plv管道连通水槽，箱体内相对的plv管道端口处均连接喷嘴，两喷嘴中心对齐安装，连线中点与激光头相对，plv管道上设置有管道泵和调节阀，水槽上设置有液位计，管道泵、调节阀和液位计均与plc电路连接。
4、进一步的，喷嘴为圆柱形结构，其内部依次设置有连通的大圆柱空腔，小圆柱空腔和锥形空腔，大圆柱空腔为入口腔体，直径为ds；小圆柱空腔为实现谐振的腔体，直径为d；锥形空腔为实现扩散的腔体，锥形空腔为漏斗状，锥形空腔由管状的流段连通锥形的扩散段组成，锥形空腔扩散段的锥端直径为d，锥形空腔扩散段的扩散角度为α。
5、进一步的，锥端直径d需满足如下关系式：
6、
7、l'＝l0+l1+l2
8、式中，l’—风琴管振动腔长度；d—锥形空腔的锥端直径；kn—模数系数；st*—喷嘴出口射流对应的斯特罗哈数；ma—马赫数；l0—小圆柱空腔的长度；l1—锥形空腔的流段长度；l2—锥形空腔的扩散段长度。
9、进一步的，大圆柱空腔内径ds为23～28mm；小圆柱空腔的直径d为8～15mm；锥形空腔扩散段的扩散角度α取0～44°。
10、进一步的，ccd相机的端部均设置有截止滤镜。
11、进一步的，液位计通过缆线连接不锈钢探头，不锈钢探头置于水槽内部。
12、进一步的，plv管道在经过管道泵后，分两条相等路径分别从箱体的左右两侧接入。
13、进一步的，箱体下方设置有排水口，上方设置有排气口。
14、有益效果：
15、本装置优化了喷嘴结构，使自振空化效果更好。实现了粒子速度场的测量以及浓度场、温度场、压力场的测量。可以用于现场检测空化撞击流流场流动状态，为今后实验科研人员提供可靠方便的装置，便于提高测试的准确性。
16、本装置结构简单，成本低且自动化程度高，操作方便；能模拟不同入流速度、入流密度的试验工况；通过该试验装置弥补了传统可视化装置只能解决撞击时刻的某个单一平面而非整个流域的单一性，成功实现了对撞击流域的监控，并提高了对空化撞击流场分析与研究的可靠性、准确性和科学性；解决了现有技术存在的只能解决撞击时刻的某个单一平面而非整个流域，流场的可视化研究以及piv-plif的同步测量机理，还解决了成本高和自动化控制方面的问题。
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1.一种基于PIV-PLIF系统的空化撞击流场监测系统，其特征在于：该系统的计算机（1）分别电路连接同步器（2）和PLC（15），同步器（2）电路连接激光系统（3），并且电路或无线连接多个CCD相机（8），激光系统（3）电路连接激光器（5），激光器（5）还连接冷却系统（4），激光器（5）输出端通过导光臂（6）连接激光头（11），激光头（11）固定于坐标架（7）的一侧，坐标架（7）的另一侧固定有多个CCD相机（8），激光头（11）正下方放置箱体（12），箱体（12）的两端通过PLV管道（22）连通水槽（18），箱体（12）内相对的PLV管道（22）端口处均连接喷嘴（10），两喷嘴（10）中心对齐安装，连线中点与激光头（11）相对，PLV管道（22）上设置有管道泵（16）和调节阀（17），水槽（18）上设置有液位计（19），管道泵（16）、调节阀（17）和液位计（19）均与PLC（15）电路连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于PIV-PLIF系统的空化撞击流场监测系统，其特征在于：喷嘴（10）为圆柱形结构，其内部依次设置有连通的大圆柱空腔（10-1），小圆柱空腔（10
3.根据权利要求2所述的一种基于PIV-PLIF系统的空化撞击流场监测系统，其特征在于：大圆柱空腔（10-1）内径Ds为23~28mm；小圆柱空腔（10-2）的直径D为8~15mm；锥形空腔（10-3）扩散段的扩散角度α取0~44°。
4.根据权利要求1所述的一种基于PIV-PLIF系统的空化撞击流场监测系统，其特征在于：CCD相机（8）的端部均设置有截止滤镜（9）。
5.根据权利要求1所述的一种基于PIV-PLIF系统的空化撞击流场监测系统，其特征在于：液位计（19）通过缆线（20）连接不锈钢探头（21），不锈钢探头（21）置于水槽（18）内部。
6.根据权利要求1所述的一种基于PIV-PLIF系统的空化撞击流场监测系统，其特征在于：PLV管道（22）在经过管道泵（16）后，分两条相等路径分别从箱体（12）的左右两侧接入。
7.根据权利要求1所述的一种基于PIV-PLIF系统的空化撞击流场监测系统，其特征在于：箱体（12）下方设置有排水口（13），上方设置有排气口（14）。
...【技术特征摘要】
1.一种基于piv-plif系统的空化撞击流场监测系统，其特征在于：该系统的计算机（1）分别电路连接同步器（2）和plc（15），同步器（2）电路连接激光系统（3），并且电路或无线连接多个ccd相机（8），激光系统（3）电路连接激光器（5），激光器（5）还连接冷却系统（4），激光器（5）输出端通过导光臂（6）连接激光头（11），激光头（11）固定于坐标架（7）的一侧，坐标架（7）的另一侧固定有多个ccd相机（8），激光头（11）正下方放置箱体（12），箱体（12）的两端通过plv管道（22）连通水槽（18），箱体（12）内相对的plv管道（22）端口处均连接喷嘴（10），两喷嘴（10）中心对齐安装，连线中点与激光头（11）相对，plv管道（22）上设置有管道泵（16）和调节阀（17），水槽（18）上设置有液位计（19），管道泵（16）、调节阀（17）和液位计（19）均与plc（15）电路连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于piv-plif系统的空化撞击流场监测系统，其特征在于：喷嘴（10）为圆柱形结构，其内部依次设置有连通的大圆柱空腔（10-1），小圆柱空腔（10-2）和锥形空腔（10-3），大圆柱空腔（10-1）为入口腔体，直径为ds；小圆柱空腔（10-2）为实现谐振的腔体，直径为d；锥形空腔（10-3...
【专利技术属性】
技术研发人员：高亚男，李勤，李福宝，霍英妲，王莹，马志锐，郁文威，胡泽浩，周强，狄军涛，刘璐，
申请(专利权)人：沈阳工业大学，
类型：新型
国别省市：
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