[发明专利]一种坡面薄层流流场结构测定方法及系统

权利要求书

1.一种坡面薄层流流场结构测定方法，其特征在于，包括：

在流体中加入示踪粒子，得到混合流体；所述示踪粒子的密度与所述流体的密度相同；

基于设定条件对定床循环水槽系统进行设置，得到设置好的所述定床循环水槽系统；

基于设置好的所述定床循环水槽系统和所述混合流体进行坡面薄层流模拟；

对所述坡面薄层流进行拍摄，得到粒子图像集，基于所述粒子图像集进行计算，得到所述坡面薄层流的流速数据。

2.根据权利要求1所述的坡面薄层流流场结构测定方法，其特征在于，所述设定条件包括水槽坡度、是否降雨和混合流体流量，当存在降雨时，所述设定条件还包括降雨强度。

3.根据权利要求1所述的坡面薄层流流场结构测定方法，其特征在于，所述流速数据包括瞬时流速和时均流速；

所述瞬时流速计算公式如下：

式中：u为瞬时流速，Δt为时间间隔，Δs为示踪粒子在Δt时间内的位移变化值。

4.根据权利要求1所述的坡面薄层流流场结构测定方法，其特征在于，基于粒子测速系统对所述坡面薄层流进行拍摄，得到所述粒子图像集；

所述粒子测速系统包括数字相机和双脉冲激光器；

所述双脉冲激光器发射的激光束和所述数字相机的拍摄位置垂直；

所述双脉冲激光器用于向所述坡面薄层流发射所述激光束，所述激光束照亮所述混合流体中的所述示踪粒子；

所述数字相机对所述示踪粒子进行拍摄，得到所述粒子图像集。

5.根据权利要求1所述的坡面薄层流流场结构测定方法，其特征在于，所述方法还包括：

基于所述流速数据进行计算，得到流场特性参数；所述流场特性参数包括涡量、脉动流速、紊流强度和湍动能。

6.一种坡面薄层流流场结构测定系统，其特征在于，包括：

流体模块，用于在流体中加入示踪粒子，得到混合流体；所述示踪粒子的密度与所述流体的密度相同；

设置模块，用于基于设定条件对定床循环水槽系统进行设置，得到设置好的所述定床循环水槽系统；

模拟模块，用于基于设置好的所述定床循环水槽系统和所述混合流体进行坡面薄层流模拟；

流速模块，用于对所述坡面薄层流进行拍摄，得到粒子图像集，并基于所述粒子图像集进行计算，得到所述坡面薄层流的流速数据。

7.根据权利要求6所述的坡面薄层流流场结构测定系统，其特征在于，所述设定条件包括水槽坡度、是否降雨和混合流体流量，当存在降雨时，所述设定条件还包括降雨强度。

8.根据权利要求6所述的坡面薄层流流场结构测定系统，其特征在于，所述流速数据包括瞬时流速和时均流速；

所述瞬时流速计算公式如下：

式中：u为瞬时流速，Δt为时间间隔，Δs为示踪粒子在Δt时间内的位移变化值。

9.根据权利要求6所述的坡面薄层流流场结构测定系统，其特征在于，所述流速模块基于粒子测速系统对所述坡面薄层流进行拍摄，得到所述粒子图像集；

所述粒子测速系统包括数字相机和双脉冲激光器；

所述双脉冲激光器发射的激光束和所述数字相机的拍摄位置垂直；

所述双脉冲激光器用于向所述坡面薄层流发射所述激光束，所述激光束照亮所述混合流体中的所述示踪粒子；

所述数字相机对所述示踪粒子进行拍摄，得到所述粒子图像集。

10.根据权利要求6所述的坡面薄层流流场结构测定系统，其特征在于，所述坡面薄层流流场结构测定系统还包括：

流场参数模块，用于基于所述流速数据进行计算，得到流场特性参数；所述流场特性参数包括涡量、脉动流速、紊流强度和湍动能。