[发明专利]基于PIV的机舱内空气流动大尺寸测量实验装置及方法

摘要

本发明公开了一种基于PIV的机舱内空气流动大尺寸测量实验装置，包括大功率双脉冲激光器系统、粒子图像拍摄系统、同步控制器、示踪粒子烟雾发生器和计算机。测量过程中，用片光源透镜组调节激光片光源束腰处于所测量子区域；用相机导轨控制高分辨率CCD相机测量位置。向所测量机舱模型内释放示踪粒子烟雾；使用同步控制器调控大功率双脉冲激光器和高分辨率CCD相机，获得每一时刻双帧示踪粒子图像；用计算机分析软件对该图像进行自适应互相关处理，获得每一时刻的瞬时流场信息；对各时刻的瞬时流场进行时间平均获得时均流场。拼接各测量子区域内的时均流场，得到机舱内大尺寸截面完整高分辨率时均流场数据，用于流场特征分析和验证数值计算结果。

主权项

一种基于PIV的机舱内空气流动大尺寸测量实验装置，其特征在于，包括大功率双脉冲激光器系统、粒子图像拍摄系统、同步控制器(8)、示踪粒子烟雾发生器(9)和计算机(10)；所述大功率双脉冲激光器系统放置于所测量机舱模型(11)的外部，包括大功率双脉冲激光器(1)、导光臂(2)、片光源透镜组(3)以及用于支撑片光源透镜组(3)的三维坐标架(5)；所述大功率双脉冲激光器(1)用于产生高能量的脉冲激光光束，保证所述粒子图像拍摄系统能记录大尺寸、高亮度的示踪粒子图像；所述脉冲激光光束通过所述导光臂(2)和片光源透镜组(3)产生高能量的激光片光源(4)，所述激光片光源(4)的张开角度为30度，在所测量子区域(12)内的厚度为3‑5mm；所述三维坐标架(5)用于控制激光片光源(4)的位置，照亮所测量子区域(12)；所述粒子图像拍摄系统放置于所测量机舱模型(11)的内部，用于记录示踪粒子图像；所述粒子图像拍摄系统包括高分辨率CCD相机(6)和相机导轨(7)；所述相机导轨(7)用于对所述高分辨率CCD相机(6)的位置进行定位，并垂直于激光片光源(4)放置；所述高分辨率CCD相机采用双帧拍摄方式，记录很短跨帧时间内，两帧脉冲激光片光源(4)照亮所测量子区域(12)内的示踪粒子图像，并储存在相机存储器中；拍摄完成后，根据测量需求传输到所述计算机(10)中；所述计算机(10)通过同步控制器(8)调控大功率双脉冲激光器(1)和高分辨率CCD相机(6)共同工作；所述示踪粒子烟雾发生器(9)放置于所测量机舱模型(11)上游送风管段的内部，通过远程遥控向所测量机舱模型(11)内部发生示踪粒子；所述示踪粒子具有较好的空气流动跟随性和光学散射特性。