[实用新型]利用PIV技术测量鱼体尾迹涡场的装置

说明书

技术领域

本实用新型属于PIV技术领域，具体涉及利用PIV技术测量鱼体尾迹涡场的装置，主要是对鱼体尾部流场及附近区域粒子速度场的实时测量。

背景技术

PIV(Prticle Image Velocimetry)技术利用粒子在激光下的成像，测量粒子在三维空间内(瞬态时)内的流动从而得到粒子的流速分布。目前，PIV技术在水生生物方面的应用较广，但是由于研究问题的客观性和特殊性，该技术目前存在的问题主要表现在；(1)不能实现鱼体摆动情况下的瞬态流场测量；(2)难以精确推算出鱼体摆动情况下清流场的涡量和具体分布。基于上述原因，本实用新型提出一种基于PIV技术的鱼体尾部涡量场的测量装置，根据PIV技术对于粒子的高散射率要求，该装置所选用粒子是足够小的均匀的示踪粒子，示踪粒子的材质选用随水性较好的空心玻璃微珠(粒径10μm，密度1.02g/cm-3)，保证了高质量的成像效果。

实用新型内容

本实用新型主要提供一种利用PIV技术测量鱼体尾部涡流的装置及其绘制方法，本装置较好解决了PIV技术在三维状态下对众多粒子准确测量的问题，能够准确捕捉到三维状态下示踪粒子的流动状态，节省了设备投资，解决了操作繁琐的问题。

为了解决上述技术问题，本实用新型提出以下技术方案：利用PIV技术测量鱼体尾迹涡场的装置，它包括流场实时测定系统，所述流场实时测定系统包括轨道(8)，所述轨道(8)上放置有实验玻璃缸(3)，所述实验玻璃缸(3)内部放置有用于示踪的空心玻璃珠粒子(9)，在实验玻璃缸(3)的侧边放置有三角架(4)，所述三角架(4)的顶部安装有高速摄像机(5)，所述实验玻璃缸(3) 的两侧的轨道(8)上分别安装有第一小型轨道移动器(2)和第二小型轨道移动器(7)，所述第一小型轨道移动器(2)上安装有第一双脉冲激光发生器(1)，所述第二小型轨道移动器(7)上安装有第二双脉冲激光发生器(6)；所述实时测定系统通过信号线与数据存储及处理系统相连，所述数据存储及处理系统与视频转换器相连，将捕捉到的视频信息实时转换为高清图片。

所述高速摄像机(5)采用dImax HD型摄像机，其像素在100万到300万之间可以转换；视角范围可以在0-90°范围内转换；

所述高速摄像机(5)像素为1920×1420，频帧为1107FPS，快门时间为0.9ms。

所述高速摄像机(5)的视角范围为45°

所述高速摄像机(5)的视角范围为90°。

本实用新型有如下有益效果：

本装置较好解决了PIV技术在三维状态下对众多粒子准确测量的问题，能够准确捕捉到三维状态下示踪粒子的流动状态，节省了设备投资，解决了操作繁琐的问题。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

图1是高速摄像机偏45°角拍摄系统示意图。

图2是45°时三维涡线组成示意图。

图3是45°时涡流区域截取圆柱状粒子轨迹示意图和涡线示意图。

图4是45°时鱼身摆尾前后横向剖面示意图。

图5是45°时流体涡流时速度矢量图。

图6是45°时流体涡流状态下的涡场分析图。

图7是高速摄像机偏90°角拍摄系统示意图。

图8是90°时流体涡流时速度矢量图。

图9是90°时流体涡流状态下的涡场分析图。

图10是高速摄像机偏30°角拍摄系统示意图。

图11是30°时流体涡流时速度矢量图。

图12是30°时流体涡流状态下的涡场分析图。

图中：第一双脉冲激光发生器1、第一小型轨道移动器2、实验玻璃缸3、三角架4、高速摄像机5、第二双脉冲激光发生器6、第二小型轨道移动器7、轨道8、空心玻璃珠粒子9。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的实施方式做进一步的说明。

实施例1：