[发明专利]低速风洞多截面片光流动显示系统

说明书

本发明公开了一种低速风洞多截面片光流动显示系统，该系统包括粒子发生器，导轨，分光组件，固定架，高能激光器，图像记录仪，试验模型。分光组件分别通过固定架安装在导轨上，导轨上按实际需求可设置数个分光组件。激光通过分光组件形成片光，分别照亮试验模型不同截面位置，通过图像记录仪可以同时记录流场中不同截面流动显示图像。本发明的显示系统采用多级分光技术，突破了现有片光流动显示技术中的光路限制，与现有多截面片光流动显示技术相比，本发明采用的多级分光技术，可同时显示空间多截面流动状态，弥补了常规流动显示方法在非定常流动显示方面的不足。

技术领域

本发明所属的领域是实验空气动力学领域,具体涉及一种低速风洞多截面片光流动显示系统。

背景技术

传统片光流动显示系统包括试验模型、激光片光装置、粒子发生器和照相机，片光流动显示方法为在风洞中投放示踪粒子，用激光片光装置照亮试验模型待测量区域，用照相机记录待测区域的流动图像。

传统的片光流动显示技术中，激光片光常固定于模型表面某个位置，仅能得到流场中该平面内的流动图像，不利于了解空间流场特性。

近期在传统试验技术基础上，发展了多片光试验技术，例如公开号为104458187A的中国专利记载了一种风洞多片光流动显示系统及其图像三维重建方法，该方法获得不同独立截面的流动显示扫描结果，但无法获取多截面的实时变化结果，无法获取流场中参数的时间同步变化结果。

发明内容

本发明解决的技术问题是，提供一种低速风洞多截面片光流动显示系统，该系统能够获取多截面的实时变化结果，可同时显示空间多截面流动状态。

为实现上述发明目的，本发明所采用的技术如下：

一种低速风洞多截面片光流动显示系统，该系统包括粒子发生器、导轨、分光组件、固定架、高能激光器、图像记录仪、试验模型；所述粒子发生器设置在试验模型上游，用于产生示踪粒子并向下游试验模型周围布撒。导轨上按实际需求可设置数个分光组件，分光组件分别通过固定架安装在导轨上，固定架可沿导轨平移，并可在导轨任意位置固定。高能激光器安装在导轨上方，高能激光器产生的激光沿导轨方向入射，通过分光组件形成片光与次级入射激光，次级入射激光照射至下一级分光组件中形成新的片光与次级入射激光，多级分光组件形成的片光分别照亮试验模型不同截面位置，通过图像记录仪可以同时记录流场中不同截面流动显示图像。

本发明还具有如下技术特征：

所述分光组件包括分光镜、透镜、反射镜、导光筒、分光镜筒、透镜筒、入射光孔挡板、出射光孔挡板，所述分光镜固定在分光镜筒中，所述透镜固定在透镜筒中，所述分光镜筒与透镜筒同轴安装。

所述分光镜筒两侧分别开设有入射光孔及出射光孔，所述入射光孔和出射光孔的轴线平行，分光镜与入射光孔轴线呈45°夹角。所述导光筒轴线与透镜筒轴线垂直，透镜筒内的反射镜与导光筒轴线、透镜筒内的反射镜与透镜筒轴线均呈45°夹角，透镜筒可绕导光筒轴线旋转，其中的反射镜可将反射激光反射至透镜筒轴线方向。所述导光筒轴线与分光镜筒轴线垂直，导光筒内的反射镜与导光筒轴线、导光筒内的反射镜与分光镜筒轴线均呈45°夹角，导光筒可绕分光镜筒轴线方向旋转，导光筒内的反射镜可将反射激光反射至导光筒轴线方向。

所述分光组件通过固定架安装在导轨上，入射光孔轴线与导轨轴线方向平行。激光沿导轨通过入射光孔后，照射在分光镜上形成次级入射激光与反射激光，反射激光经过导光筒内反射镜后，沿导光筒轴线方向射到透镜筒中的反射镜，之后照射到透镜上，形成片光照亮试验模型流场区域。

所述透镜筒中透镜可绕透镜筒轴线方向旋转，以此方式调整形成的片光平面方向。

所述次级入射激光穿透分光镜后沿出射光孔射出，照射至下一分光组件中，形成新的片光与次级入射激光。