[发明专利]一种基于PIV的鱼体压力场测量装置与方法

权利要求书

1.一种基于PIV的鱼体压力场测量装置，包括相机(1)、电脑(2)、激光器供电器(3)、激光发射器(4)、透镜(5)、压力信号接收器(6)、玻璃水槽(7)、压力传感器(8)和PIV示踪粒子(9)，其特征在于：所述的相机(1)输出端和电脑(2)输入端连接；激光器供电器(3)输出端和激光发射器(4)输入端连接；激光发射器(4)激光发射方向上设置有透镜(5)；压力传感器(8)输出端和压力信号接收器(6)输入端连接；玻璃水槽(7)正上方设置有相机(1)；玻璃水槽(7)两侧对称设置激光发射器(4)；玻璃水槽(7)中均匀布散有PIV示踪粒子(9)。

2.根据权利要求1所述的基于PIV的鱼体压力场测量装置，其特征在于：所述的透镜(5)为D型柱透镜。

3.根据权利要求1所述的基于PIV的鱼体压力场测量装置，其特征在于：所述的相机(1)为CCD高速相机。

4.根据权利要求1所述的基于PIV的鱼体压力场测量装置，其特征在于：所述的压力传感器(8)为2-5对，按一定规率布置于玻璃水槽的四个角；所述的激光发射器(4)和透镜(5)为1-6对。

5.采用如权利要求1所述的鱼体压力场测量装置的测量方法，其特征是具体步骤如下：

步骤一：利用MATLAB软件的PIVlab工具对相机(1)获取的图像进行互相关分析，获取整个玻璃水槽(7)的速度场；

步骤二：基于速度场数据，利用离散N-S方程获取各单元网格界面压差；

步骤三：基于压力传感器的压力数据，计算各单元网格界面压力值，进而取单元网格各界面平均值得到网格中心的压力值。

6.根据权利要求5所述的基于PIV的鱼体压力场测量装置的测量方法，其特征在于：步骤二中计算各单元网格界面压差的公式为

其中，μ为流体的动力粘度，ρ为流体密度，l为控制体积边长，u_A、u_B、u_C、u_D、u_E分别为控制体积中心A、B、C、D、E处速度的x方向分量；v_A、v_B、v_C、v_D、v_E分别为控制体积中心A、B、C、D、E处速度的y方向分量；P_a、P_b、P_c、P_d分别为单元网格a、b、c、d界面的压力。