[发明专利]基于2维PIV的旋流器内部流场测量方法和系统

权利要求书

1.一种基于2维PIV的旋流器内部流场测量系统，其特征在于，该测量系统包括：图像记录系统、片光源照明系统、同步器、计算机工作站、坐标架及示踪粒子。

2.如权利要求1所述的所述测量系统，其特征在于，图像记录系统包括相机，该相机内置图像传感器，采用数据处理软件实现对测量过程中的控制、标定、图像采集、处理、分析及导出。

3.如权利要求1所述的所述测量系统，其特征在于，所述片光源照明系统采用激光器，包含电动光学衰减器，并通过入口优化模块使片光更均匀。

4.如权利要求1所述的所述测量系统，其特征在于，在实验过程中，所述高速相机与激光器使用不同坐标架，使得激光可均匀照亮相机拍摄的平面。

5.一种基于2维PIV的旋流器内部流场测量方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)进行标定

以拍摄XZ截面为例(在拍摄YZ截面时只需调换激光与相机的位置)，标定的作用在于给定XZ截面坐标系和确定比例因子；在圆管最上方设有黑色圆点，标定时选取该点的圆心为原点，因该点的投影在每一XZ截面中线上，则拍摄图片处理得到的矢量图以中线为z轴，黑点的投影为原点，如此可便于后续取值；所有XZ截面的原点在同一条直线上；

(2)图像采集：利用调焦法采集图像时，对于距离相机较远的测量截面效果不佳，为进一步提高图像采集效率和质量，采用位移法；

(3)PIV图像处理

原始图片依次用计算像素最大最小值得到背景，图像运算去除背景，定义区域划分出截面所在区域，自适应性PIV得出初步矢量图，矢量区域得到截面所在区域的矢量图、UV散点图取值得到剔除小概率数据后的矢量图；

(4)数据处理：计算合速度：同一点处瞬时采集到的X、Z方向的速度平均值和Y、Z方向的速度平均值可合成为该点的合速度；二维图像的三维重构：通过对不同Y坐标值的XZ截面和不同X坐标值的YZ截面采集图像，得到XZ截面或YZ截面上X、Y、Z方向的速度，这些截面的坐标与速度信息可构成一组三维网格，采用三次样条插值法对该组网格进行细化，从而得到未知网格点的速度信息，实现流场的三维重构，并与仿真实验结果进行比较。

6.如权利要求5所述的测量方法，其特征在于，所述步骤(2)采用上、下分部位移法。