[发明专利]一种基于PIV的缩尺模型内的射流运动测量装置

说明书

本发明公开了一种基于PIV的缩尺模型内的射流运动测量装置，涉及激光测量技术领域，包括激光光源系统、同步控制系统、流场成像系统、粒子图像处理分析系统、可移动滑台系统、示踪粒子发生器，计算机，缩尺模型，所述可移动滑台系统包括相机水平滑台、相机竖直滑台、激光器水平滑台、激光器竖直滑台、型材框架、传动系统、滑台自动控制系统。通过本发明的实施，克服了现有PIV测试技术单次测量范围较小的局限性，可以在整个测量区域内逐次连续测量，能够获得测量区域整体的时均流动信息；大大扩展了PIV技术的应用范围。

技术领域

本发明涉及激光测量技术领域，尤其涉及一种基于PIV的缩尺模型内的射流运动测量装置。

背景技术

随着科学技术的快速发展及社会经济水平的不断提高，人们对大空间建筑室内热环境舒适性的要求也越发严格。水平射流喷口侧送的气流组织方式作为现阶段大空间建筑普遍采用的送风方式，既能保证建筑下部工作区达到空调设计要求，同时实现了节能的目的。然而由于缺乏大空间实测数据以及理论基础，实际工程设计中一般仅以射流温差为基础，简单套用半经验射流公式，进行非等温送风气流组织的设计计算，并没有考虑热羽流对冷射流的干扰作用，导致实际分层空调的分层面遭热羽流破坏，空调能耗增加，设计效果并不理想。

在实现基于热羽流作用下的射流运动变化机理研究中，最为基础和关键的问题在于如何获得完整的空气流场信息。在实际大空间建筑中获得全面的流场信息，需要大量资金、人力和时间，因此借助缩尺模型实验已成为研究大空间建筑气流组织的一种常用方法。如何定量地研究缩尺模型内的空气流动，对于建立基于羽流作用下的射流理论(轨迹方程、温度衰减方程、速度衰减方程等)及其气流组织设计方法具有十分重要的意义，为其提供了必要的实验数据支撑。在此背景下，如何定量描述大空间建筑内复杂的空气流动，优化大空间内气流组织，改善室内环境质量，已成为国内外学者急待解决的问题。

粒子图像测速技术(Particle Image Velocimetry，简称PIV)作为一种全新速度测量方法，在室内空气流动测量的应用中，具有以下优点：(1)突破了空间单点测速的局限性，可以做到全场测量，流场信息更为全面；(2)实现了无扰测量，避免了传统测速(例如毕托管)仪器对送风射流流场的干扰；(3)易求得流场的其他物理量，例如压力场，涡量场等。由于PIV测量过程中对片光强度、厚度和光路的通透性均具有一定要求，现有的基于PIV技术的室内流场测量仍受到一定限制，对于尺寸较大的气态缩尺模型实验，单次测量无法满足所需要的流场测量范围，这极大地限制了该技术的实际应用。现有技术采用多个相机同时测量，需要耗费大量资金、人力和时间。由于缺乏大空间实测数据以及理论基础，实际工程设计中一般仅以射流温差为基础，简单套用半经验射流公式，进行非等温送风气流组织的设计计算，并没有考虑热羽流对冷射流的干扰作用，导致实际分层空调的分层面遭热羽流破坏，空调能耗增加，设计效果并不理想。

针对现有技术的不足，本领域的技术人员致力于开发一种基于PIV的缩尺模型内的射流运动测量装置。所述测量装置可以在大尺寸范围内测量，能够有效测量和评估热羽流对冷射流的干扰作用，降低现有多相机协同测量系统的投资、人力和时间成本。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是怎样在缩尺模型内进行大尺寸范围内测量，有效测量和评估热羽流对冷射流的干扰作用，降低现有多相机协同测量系统的投资、人力和时间成本。

为实现上述目的，本发明提供了一种基于PIV的缩尺模型内的射流运动测量装置，包括激光光源系统、同步控制系统、流场成像系统、粒子图像处理分析系统、可移动滑台系统、示踪粒子发生器、计算机、缩尺模型；