一種用于觀測通氣空化流場規(guī)律的裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及流動測量技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于觀測通氣空化流場規(guī)律的裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]流動測量技術(shù)的發(fā)展對于研宄和解決航空、航天、船舶等行業(yè)涉及的一系列基礎(chǔ)流體力學(xué)問題具有重要意義。目前，PIV(粒子圖像測試技術(shù))已經(jīng)得到了廣泛應(yīng)用，極大地促進了空氣動力學(xué)、水動力學(xué)領(lǐng)域的流場運動特性研宄。但是，由于Piv采用片光源照射流場，導(dǎo)致近壁區(qū)內(nèi)無法測量，降低了 Piv系統(tǒng)的應(yīng)用范圍。
[0003]通氣空化流場對于船舶減阻具有重要意義，采用PIV開展通氣空化流場觀測和測量時，脈沖激光光源或者連續(xù)激光光源照射到實驗?zāi)Ｐ捅砻?，由于激光具有單色性好、相干性高和方向性強的特點，實驗?zāi)Ｐ捅砻婕す夥瓷錁O強，使記錄的圖像中無法區(qū)分開模型表面和粒子圖像，處理得出的運動信息也是存在較大誤差，甚至是錯誤的。因此，激光對于流場的照射效果對于PIV系統(tǒng)的測量具有至關(guān)重要的影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]有鑒于此，本發(fā)明提供了一種用于觀測通氣空化流場規(guī)律的裝置，能夠解決流場中的反光現(xiàn)象并且對于提高PIV的精度具有重要意義。
[0005]一種用于觀測通氣空化流場規(guī)律的裝置，包括脈沖激光器、空化水洞、試驗件、熒光漆和CCD相機；
[0006]所述脈沖激光器發(fā)出波長為LI的片光源；
[0007]所述空化水洞由透明有機玻璃制成，其縱向截面為矩形，空化水洞內(nèi)部充有流動的水體；
[0008]所述試驗件內(nèi)部的空腔內(nèi)預(yù)置有粒子，試驗件的前端具有環(huán)形氣隙，所述試驗件的表面涂覆熒光漆，所述脈沖激光器發(fā)出的片光源照射到試驗件表面的熒光漆后反射出波長為L2的亮光；
[0009]所述試驗件設(shè)置在空化水洞內(nèi)部，試驗件的前端迎向水流方向，所述脈沖激光器設(shè)置在空化水洞的正上方，所述脈沖激光器的出光口正對試驗件，所述試驗件在中心軸線位于所述脈沖激光器發(fā)出的片光源所在的平面內(nèi)；所述CCD相機固定安裝在空化水洞的一偵牝CCD相機的光軸與脈沖激光器片光源所在的平面垂直。
[0010]進一步地，所述脈沖激光器的片光源波長LI為532或450納米。
[0011]進一步地，所述試驗件表面的材料后反射的亮光波長L2為非532或非450納米。
[0012]進一步地，所述CCD相機的肖U端裝有濾光片，濾光片濾掉波長為L2的殼光。
[0013]進一步地，所述試驗件表面沿試驗件的軸向涂覆條形的熒光漆，滿足脈沖激光器發(fā)出的片光源能照射到條形的熒光漆上，可以減少熒光漆的用量，節(jié)約試驗成本。
[0014]工作原理:進行試驗時，空化水洞實驗段內(nèi)的水體具有一定流速，試驗件前端的環(huán)形氣隙噴出氣流，該氣流與水體形成通氣空穴，試驗件內(nèi)部的粒子隨氣流布撒在通氣空穴內(nèi)，脈沖激光器發(fā)出片光源的波長為LI，片光源經(jīng)空化水洞的有機玻璃、水體、氣液交界面后照射到試驗件表面的熒光漆上，試驗件表面涂覆的熒光漆在受到激光照射后，激發(fā)出波長為L2的亮光，CCD相機前端固定的濾光片僅僅接收波長為LI的亮光。由于熒光漆反射光的波長避開了 LI，該反射光對于通氣流場的觀測沒有任何影響，因此能夠完全的觀測到粒子在通氣空穴內(nèi)的運動規(guī)律。
[0015]有益效果:本發(fā)明中熒光漆波長避開了脈沖激光器片光源波長，試驗件表面波長為L2的反光對于通氣流場沒有任何影響，消除了測量區(qū)域中的光斑，有效解決了流場反光造成的近壁區(qū)無法測量的問題，而且如果能夠保證粒子播撒的效果，也將大大地提高PIV的測量精度和應(yīng)用范圍。
【附圖說明】
[0016]圖1為本發(fā)明的整體組成結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]其中，1-脈沖激光器、2-空化水洞、3-試驗件、4-熒光漆、5-CXD相機、6-通氣空穴、7-氣液交界面。
【具體實施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖并舉實施例，對本發(fā)明進行詳細(xì)描述。
[0019]本發(fā)明提供了一種用于觀測通氣空化流場規(guī)律的裝置，包括脈沖激光器1、空化水洞2、試驗件3、熒光漆4和CXD相機5 ；
[0020]所述脈沖激光器I發(fā)出波長為532納米的片光源；
[0021]所述空化水洞2由透明有機玻璃制成，其縱向截面為矩形，空化水洞內(nèi)部充有流動的水體；
[0022]所述試驗件3內(nèi)部的空腔內(nèi)預(yù)置有粒子，試驗件3的前端具有環(huán)形氣隙，所述試驗件3的表面涂覆熒光漆4，所述脈沖激光器I發(fā)出的片光源照射到試驗件3表面的熒光漆4后反射出波長為非532納米的亮光；
[0023]所述試驗件3設(shè)置在空化水洞內(nèi)部，試驗件3的前端迎向水流方向，所述脈沖激光器I設(shè)置在空化水洞的正上方，所述脈沖激光器I的出光口正對試驗件3，所述試驗件在中心軸線位于所述脈沖激光器I發(fā)出的片光源所在的平面內(nèi)；所述CCD相機5固定安裝在空化水洞的一側(cè)，CCD相機5的光軸與脈沖激光器I片光源所在的平面垂直，所述CCD相機的如端裝有濾光片，濾光片濾掉波長為L2的殼光。
[0024]工作原理:進行試驗時，空化水洞實驗段內(nèi)的水體具有一定流速，試驗件前端的環(huán)形氣隙噴出氣流，該氣流與水體形成通氣空穴6，試驗件3內(nèi)部的粒子隨氣流布撒在通氣空穴6內(nèi)，脈沖激光器I發(fā)出片光源的波長為LI，片光源經(jīng)空化水洞的有機玻璃、水體、氣液交界面后照射到試驗件3表面的熒光漆4上，脈沖激光器I發(fā)出激光的波長為532納米，試驗件3表面涂覆的熒光漆4在受到激光照射后，激發(fā)出波長為非532納米的亮光，CCD相機5前端固定的濾光片采用帶通濾波，僅僅接收波長為532納米的亮光。由于熒光漆4發(fā)光的波長避開了 532納米，模型表面的反光對于通氣流場沒有任何影響，因此能夠完全的觀測到粒子在通氣空穴內(nèi)的運動規(guī)律。
[0025]綜上所述，以上僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護范圍。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種用于觀測通氣空化流場規(guī)律的裝置，其特征在于，包括脈沖激光器(I)、空化水洞(2)、試驗件(3)、熒光漆(4)和CCD相機(5)； 所述脈沖激光器(I)發(fā)出波長為LI的片光源； 所述空化水洞(2)由透明有機玻璃制成，其縱向截面為矩形，空化水洞內(nèi)部充有流動的水體； 所述試驗件(3)內(nèi)部的空腔內(nèi)預(yù)置有粒子，試驗件(3)的前端具有環(huán)形氣隙，所述試驗件(3)的表面涂覆熒光漆(4)，所述脈沖激光器(I)發(fā)出的片光源照射到試驗件(3)表面的熒光漆(4)后反射出波長為L2的亮光； 所述試驗件(3)設(shè)置在空化水洞(2)內(nèi)部，試驗件(3)的前端迎向水流方向，所述脈沖激光器(I)設(shè)置在空化水洞(2)的正上方，所述脈沖激光器(I)的出光口正對試驗件(3)，所述試驗件(3)在中心軸線位于所述脈沖激光器(I)發(fā)出的片光源所在的平面內(nèi)；所述CCD相機(5)固定安裝在空化水洞的一側(cè)，CCD相機(5)的光軸與脈沖激光器⑴片光源所在的平面垂直。
2.如權(quán)利要求1所述的用于觀測通氣空化流場規(guī)律的裝置，其特征在于，所述脈沖激光器(I)的片光源波長LI為532納米。
3.如權(quán)利要求1或2所述的用于觀測通氣空化流場規(guī)律的裝置，其特征在于，所述試驗件(3)表面的材料后反射的亮光波長L2為非532納米。
4.如權(quán)利要求1所述的用于觀測通氣空化流場規(guī)律的裝置，其特征在于，所述CCD相機(5)的如端裝有濾光片，濾光片濾掉波長為L2的殼光。
5.如權(quán)利要求1、2或4所述的用于觀測通氣空化流場規(guī)律的裝置，其特征在于，所述試驗件⑶表面沿試驗件(3)的軸向涂覆條形的熒光漆(4)，滿足脈沖激光器⑴發(fā)出的片光源能照射到條形的熒光漆(4)上。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于觀測通氣空化流場規(guī)律的裝置，屬于流動測量技術(shù)領(lǐng)域。裝置包括脈沖激光器、空化水洞、試驗件、熒光漆和CCD相機；脈沖激光器發(fā)出波長為L1的片光源，試驗件的表面涂覆熒光漆，脈沖激光器發(fā)出的片光源照射到試驗件表面的熒光漆后反射出波長為L2的亮光；試驗件設(shè)置在空化水洞內(nèi)部，試驗件的前端迎向水流方向，脈沖激光器設(shè)置在空化水洞的正上方，所述脈沖激光器的出光口正對試驗件，試驗件在中心軸線位于所述脈沖激光器發(fā)出的片光源所在的平面內(nèi)；CCD相機的光軸與脈沖激光器片光源所在的平面垂直。本發(fā)明能夠解決流場中的反光現(xiàn)象并且對于提高PIV的精度具有重要意義。
【IPC分類】G01M10-00
【公開號】CN104729827
【申請?zhí)枴緾N201510116889
【發(fā)明人】張敏弟, 黃旭, 馬瀟健, 殷文添
【申請人】北京理工大學(xué)
【公開日】2015年6月24日
【申請日】2015年3月17日