專利名稱：實(shí)體模型表面流場圖像測試的高性能示蹤粒子的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及的是一種適用于實(shí)體模型表面流場圖像測試的高性能示蹤 粒子，屬于流體力學(xué)技術(shù)領(lǐng)域。
技術(shù)背景由于圖像測試技術(shù)具有不干擾流體形態(tài)和全場測試的優(yōu)點(diǎn)，在大型實(shí)體模型 表面流場中得到了廣泛的應(yīng)用。但圖像測速技術(shù)是一種間接測量方法，其測量 基礎(chǔ)是流動(dòng)顯示，通過測量流體中的示蹤物質(zhì)速度來獲取相應(yīng)的流體質(zhì)點(diǎn)的速 度。為此，為了實(shí)現(xiàn)對實(shí)體模型表面流場的圖像測試，需要在水表面散播跟隨 水流運(yùn)動(dòng)的示蹤粒子，那么示蹤粒子的跟隨性能直接影響到測量精度。因此有 必要對粒子的流體力學(xué)特性進(jìn)行研究，目的是為了避免流體和粒子的運(yùn)動(dòng)之間 存在嚴(yán)重的差異。目前對河工模型實(shí)驗(yàn)中示蹤粒子的跟隨性研究還不夠成熟。河工模型試驗(yàn) 中，由于測量區(qū)域大，攝像頭距水面較高，因受到分辨率的限制，要求示蹤粒 子占據(jù)足夠的象素，因而粒子直徑不能太小，而且需漂浮在水流表面，由此帶 來的示蹤粒子跟隨性問題將會(huì)嚴(yán)重影響河工模型流場的測量精度，尤其是對于 多沙游蕩性河流，不僅洪峰期短，洪峰流量大，而且河道含沙量高，河床沖淤 變化迅速，在其模型試驗(yàn)中，示蹤粒子為了滿足圖像處理的要求，示蹤粒子跟 隨性受到了多種因素的影響，從而也直接影響到河工模型流場的測量精度。目
前，河工模型中示蹤粒子具有以下缺點(diǎn)跟隨性能還達(dá)不到對突變流體測量的 需要，在流體突變區(qū)域，示蹤粒子響應(yīng)時(shí)間較長，不能及時(shí)地反映流體的突變; 示蹤粒子漂浮在水面上，由于水的粘滯力影響，示蹤粒子易聚集流場中的某個(gè) 區(qū)域；粒子吃水深度較大，易在模型淺水區(qū)擱淺。 發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提出一種適用于實(shí)體模型表面流場圖像測試的高性 能示蹤粒子，它可有效地減小示蹤粒子吃水深度，防止示蹤粒子在模型淺水區(qū)擱淺。本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案其結(jié)構(gòu)是示蹤粒子呈橢圓流線形狀，示蹤粒 子的長軸寬度是示蹤粒子短軸高度的3倍。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)該示蹤粒子適合應(yīng)用于模型沙為塑料和粉煤灰的動(dòng)床 實(shí)驗(yàn)中，通過實(shí)驗(yàn)表明該示蹤粒子具有水流跟隨性好，不易擱淺，不易聚集， 與多沙河流實(shí)體模型中的模型沙對比度較大，易于攝像機(jī)獲取。提高了對實(shí)體 模型表面流場的圖像測試的測量精度。

附圖l是高性能示蹤粒子的俯視結(jié)構(gòu)示意圖。 附圖2是高性能示蹤粒子的側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖。圖中的a是示蹤粒子長軸寬度，b是示蹤粒子短軸高度，1是示蹤粒子。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1，其結(jié)構(gòu)是示蹤粒子1呈橢圓流線形狀，示蹤粒子1的長軸a寬度 是示蹤粒子短軸b高度的3倍。適用于實(shí)體模型表面流場圖像測試的髙性能示蹤粒子的制作方法，
河工模型實(shí)驗(yàn)中，通過現(xiàn)場多次測量獲取流體的平均密度。釆用ABS材料配合 天然石膏調(diào)制成密度與實(shí)驗(yàn)流體相近，流體密度大于1.03g/cm3,采用ABS材料 與天然石膏進(jìn)行配合，其質(zhì)量配比系數(shù)為附<formula>formula see original document page 5</formula>
式中的A^為ABS材料的密度，^為天然石裔的密度，/v為流體密 度，mABc為ABS材料的質(zhì)量，ms為天然石膏的質(zhì)量；用模具壓制將ABS材料與天然石膏混合，然后采用攪拌機(jī)調(diào)制均勻， 注入模具內(nèi)壓制，該模具的長軸寬度是短軸高度的三倍，使壓制而成的示蹤粒 子呈橢圓流線形狀，示蹤粒子的長軸寬度是示蹤粒子短軸高度的3倍。利用流線形設(shè)計(jì)示蹤粒子，提高了粒子的跟隨性，同時(shí)也保證了粒子具有較高的對比度；將長軸寬度a尺寸定為短軸高度b的3倍，增大了粒子表面積，有效地減小了粒子吃水深度，防止粒子在模型淺水區(qū)擱淺。實(shí)施例2，適用于實(shí)體模型表面流場圖像測試的高性能示蹤粒子的制作方法，流體密度可直接從現(xiàn)場測出。采用PP材料配合天然石膏調(diào)制成密度與實(shí)驗(yàn)流體相近，流體密度應(yīng)小于或等于l. 03g/cm3，用PP材料與天然石膏進(jìn)行配合，其質(zhì)量配比系數(shù)為<formula>formula see original document page 5</formula>式中的/V為PP材料的密度，A為天然石膏的密度，p,為流體密度。 Mpp為pp材料的質(zhì)量，ms為天然石膏的質(zhì)量；用模具壓制將PP材料與天然石膏混合，然后采用攪拌機(jī)調(diào)制均勻，注入模具內(nèi)壓制，該模具的長軸寬度是短軸高度的三倍，使壓制而成的示蹤粒子呈
橢圓流線形狀，示蹤粒子的長軸寬度是示蹤粒子短軸高度的3倍。利用流線形設(shè)計(jì)示蹤粒子，提高了粒子的跟隨性，同時(shí)也保證了粒子具有較 高的對比度；將長軸a寬度定為短軸高度b的3倍，增大了粒子表面積，有效地減 小了粒子吃水深度，防止粒子在模型淺水區(qū)擱淺。
權(quán)利要求1、實(shí)體模型表面流場圖像測試的高性能示蹤粒子，其特征是示蹤粒子呈橢圓流線形狀，示蹤粒子的長軸寬度是示蹤粒子短軸高度的3倍。
專利摘要本實(shí)用新型是一種適用于實(shí)體模型表面流場圖像測試的高性能示蹤粒子，示蹤粒子呈橢圓流線形狀，示蹤粒子的長軸寬度是示蹤粒子短軸高度的3倍。制作方法的步驟分為，采用ABS材料或PP材料與天然石膏混合調(diào)制成密度與實(shí)驗(yàn)流體相近；用模具壓制，將ABS材料或PP材料與天然石膏混合，然后采用攪拌機(jī)調(diào)制均勻，注入模具內(nèi)壓制而成，利用流線形設(shè)計(jì)，示蹤粒子長軸寬度定為短軸高度的3倍。優(yōu)點(diǎn)該示蹤粒子適合應(yīng)用于模型沙為塑料和粉煤灰的動(dòng)床實(shí)驗(yàn)中，通過實(shí)驗(yàn)表明該示蹤粒子具有水流跟隨性好，不易擱淺，不易聚集，與多沙河流實(shí)體模型中的模型沙對比度較大，易于攝像機(jī)獲取。提高了對實(shí)體模型表面流場的圖像測試的測量精度。
文檔編號G01M10/00GK201034806SQ200720036750
公開日2008年3月12日 申請日期2007年4月26日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月26日
發(fā)明者唐洪武, 唐立模, 紅 陳, 誠 陳 申請人:河海大學(xué)