[发明专利]用于飞机客舱空气流场流动显示的粒子图像测速试验装置

说明书

本发明公开了一种用于飞机客舱空气流场流动显示的粒子图像测速试验装置。本发明的试验装置包括：激光器，其设置于飞机客舱的地板以下；片光源转换装置及导光装置，导光装置配置为将激光器发射的激光束传输至片光源转换装置，片光源转换装置设置于地板上，并配置为将激光束转换为片光源，片光源转换装置包括片光源透镜组；反光镜组，其设置于地板的上方或者飞机客舱的顶部，反光镜组配置为反射片光源发射的光。本发明突破了单套粒子图像测速设备对流场测量区域的范围限制，能够避免了试验对于原有机体的损坏，同时充分发挥PIV系统非接触式测量的优点，避免测量用设备对客舱空气流场的扰动和影响。

技术领域

本发明涉及飞机机舱设计，尤其涉及一种用于飞机客舱空气流场流动显示的粒子图像测速试验装置。

背景技术

如今，民用客机作为高速快捷的公共运输工具已经成为大众化的出行方式。乘员对客舱环境舒适性和健康性的关注越来越多。飞机客舱内部的空气流场不仅影响乘员的热舒适性，还是气态污染物和飞沫病毒的传播载体，而客舱内部空气流动显示是舱内空气流动特征和分布规律研究的基础，是客舱舒适性和健康性设计的前提。因此，飞机客舱空气流动显示技术对于飞机客舱的设计非常重要。

目前，国内外客舱空气流动显示技术的主要方法是试验测量和仿真模拟，数值仿真模拟受限于模型和边界条件的简化与数值计算算法的近似性，其计算结果的准确性一直存疑。由于客舱空气流动具有超低速(0-3m/s)、高脉动的弱湍流特性，试验测量中测量设备对流场的干扰、测量范围和精度等都要求极高，常见的单点测量设备(诸如热线风速仪、热球风速仪和超声波风速仪)均为接触式测量，不可避免的对测量区域流场有扰动，而且单点测量效率低，获得的流场信息有限。因此，粒子图像测速(PIV)技术是一个更为理想的选择，其在测试环境完善的情况下可实现暖态、非接触式、多点甚至1m×1m的区域流场的测试，得以高效完整地呈现机舱内的流场信息。

然而，粒子图像测速技术在飞机机舱内的空气流动显示中的应用仍然存在以下问题。粒子图像测速相关设备的布置，会导致飞机客舱的布置不同于实际使用工况。并且，这种测试中为了真实反应出乘员周围的空气流场，飞机客舱不能采用空舱工况，而需要布置座椅和暖体假人等，以保证试验构型的完整性。而这导致了测试过程中激光器的光路容易被遮挡，无法照亮待测区域的示踪粒子的问题。虽然在粒子图像测速技术的应用中，通常采用半透明材质(诸如亚克力、玻璃等)制成被测对象，但这种方法不适用于飞机客舱这种大体积的复杂集成环境。

综上，亟需一种新的测试系统，能够高效、真实、准确地实现对飞机客舱大尺寸的空气流场的测量。

发明内容

本发明要解决的技术问题是为了克服现有方法及设备无法很好地适用于飞机客舱的空气流场的测量，存在测量结果不够真实准确且测量过程效率较低的缺陷，提出一种用于飞机客舱空气流场流动显示的粒子图像测速试验装置。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：

本发明提供了一种用于飞机客舱空气流场流动显示的粒子图像测速试验装置，其特点在于，其包括：

激光器，其设置于飞机客舱的地板以下；

片光源转换装置及导光装置，所述导光装置配置为将所述激光器发射的激光束传输至所述片光源转换装置，所述片光源转换装置设置于所述地板上，并配置为将所述激光束转换为片光源，所述片光源转换装置包括片光源透镜组；

反光镜组，其设置于所述地板的上方或者飞机客舱的顶部，所述反光镜组配置为反射所述片光源发射的光。

较佳地，所述导光装置为多关节型的导光臂。

较佳地，所述片光源透镜组可调节从而调节所述片光源的束腰及张角。

较佳地，所述束腰的可调节范围为0.3m-4m。

较佳地，所述张角的可调节范围为15°-40°。