壁湍流流展向二维摩擦阻力时空非接触测量方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术属于流体力学测试技术领域，尤其是一种壁湍流流展向二维摩擦阻力时空非接触测量方法及装置。测量方法为：在流场试验中测得粒子图像对序列，其后采用粒子跟踪测速算法对流展向图像中粒子处理计算，得到时空分辨率较高的近壁流展向薄层内粒子及其速度分布情况，利用概率密度函数速度分层原理以及流法向统计学规律和牛顿内摩擦定理，由法向速度梯度计算出二维平面上的流动摩阻。利用该方法的测量装置包括流场、激光器、图像记录仪器、同步控制器与计算机。本发明专利技术测得的流动摩阻具有瞬时性、无干扰、高时空分辨率的特点，可以测得壁面流展向二维平面摩擦阻力随时间和空间的演变情况，且对设备要求较低，对温度、湿度等外界条件不敏感等优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于流体力学测试，涉及激光测速中的粒子图像测速(particle image velocimetry,简称piv)技术，尤其是一种壁湍流流展向二维摩擦阻力时空非接触测量方法及装置。

技术介绍

1、壁湍流中的流展向摩擦阻力是指在流体流动中由于流体与壁面之间的摩擦作用而产生的黏性阻力，这种阻力在壁面二维(流向和展向)平面空间上的分布和随时间演变情况是研究壁湍流及减阻控制的重要内容之一，其对于优化各种工程系统中的流体减阻控制方法、提高流动效率有着重要作用。壁湍流摩擦阻力的时空分布和演变规律是由于湍流中的涡旋结构不断生成和消散导致的。时间平均的摩擦阻力可以通过对瞬时值进行时间平均得到；其在空间上的变化主要体现在壁面不同位置的剪应力分布，通常靠近壁面的区域摩擦阻力较大，随着离壁面距离的增加，摩擦阻力逐渐减小。同时，具有高时空分辨率的壁湍流流展向摩擦阻力的测量对于理解壁湍流高低速条带发展以及湍流相干结构内部联系至关重要，是优化流动减阻控制策略、开展流动减阻创新的理论前提和基础。

2、现有技术中，测量壁面摩擦阻力的方法主要包括：热线风速法、油膜干涉本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种壁湍流流展向二维摩擦阻力时空非接触测量方法，其特征在于：包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种壁湍流流展向二维摩擦阻力时空非接触测量方法，其特征在于：所述第一步步骤(5)中所述的图像处理方法包括以下步骤：

3.根据权利要求2所述的一种壁湍流流展向二维摩擦阻力时空非接触测量方法，其特征在于：所述候选粒子j在set2中所在位置距离示踪粒子i所在位置之间的距离小于等于R，R的大小与流场最大粒子位移相关。

4.根据权利要求1所述的一种壁湍流流展向二维摩擦阻力时空非接触测量方法，其特征在于：所述示踪粒子与流场中流动介质密度一致，且示踪粒子直径在统计...

【技术特征摘要】

1.一种壁湍流流展向二维摩擦阻力时空非接触测量方法，其特征在于：包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种壁湍流流展向二维摩擦阻力时空非接触测量方法，其特征在于：所述第一步步骤(5)中所述的图像处理方法包括以下步骤：

3.根据权利要求2所述的一种壁湍流流展向二维摩擦阻力时空非接触测量方法，其特征在于：所述候选粒子j在set2中所在位置距离示踪粒子i所在位置之间的距离小于等于r，r的大小与流场最大粒子位移相关。

4.根据权利要求1所述的一种壁湍流流展向二维摩擦阻力时空非接触测量方法，其特征在于：所述示踪粒子与流场中流动介质密度一致，且示踪粒子直径在统计上为3-6像素。

5.根据权利要求1所述的一种壁湍流流展向二维摩擦阻力时空非接触测量方法，其特征在于：所述激光器发射的激光带具有厚度，覆盖近壁缓冲区以下、以线性区黏性底层为核心的流场区域，照射流场为均匀激光片光，照射激光紧贴壁面。

6.根据权利要求1所述的一种壁湍流流展向二维摩擦阻力时空非接触测量方法，其特征在于：所述第一步步骤(4)中示踪粒子在跨帧时间内移动的像素大小小于等于r/2。<...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈纪仲，田海平，马国祯，丁俊飞，陈声坤，
申请(专利权)人：太原理工大学，
类型：发明
国别省市：