一種用于觀測(cè)通氣空化流場(chǎng)規(guī)律的裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及流動(dòng)測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于觀測(cè)通氣空化流場(chǎng)規(guī)律的
目.0
【背景技術(shù)】
[0002]流動(dòng)測(cè)量技術(shù)的發(fā)展對(duì)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(wèn)題具有重要意義。目前，PIV(粒子圖像測(cè)試技術(shù))已經(jīng)得到了廣泛應(yīng)用，極大地促進(jìn)了空氣動(dòng)力學(xué)、水動(dòng)力學(xué)領(lǐng)域的流場(chǎng)運(yùn)動(dòng)特性研宄。但是，由于Piv采用片光源照射流場(chǎng)，導(dǎo)致近壁區(qū)內(nèi)無(wú)法測(cè)量，降低了 Piv系統(tǒng)的應(yīng)用范圍。
[0003]通氣空化流場(chǎng)對(duì)于船舶減阻具有重要意義，采用PIV開(kāi)展通氣空化流場(chǎng)觀測(cè)和測(cè)量時(shí)，脈沖激光光源或者連續(xù)激光光源照射到實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ捅砻妫捎诩す饩哂袉紊院?、相干性高和方向性?qiáng)的特點(diǎn)，實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ捅砻婕す夥瓷錁O強(qiáng)，使記錄的圖像中無(wú)法區(qū)分開(kāi)模型表面和粒子圖像，處理得出的運(yùn)動(dòng)信息也是存在較大誤差，甚至是錯(cuò)誤的。因此，激光對(duì)于流場(chǎng)的照射效果對(duì)于PIV系統(tǒng)的測(cè)量具有至關(guān)重要的影響。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]有鑒于此，本實(shí)用新型提供了一種用于觀測(cè)通氣空化流場(chǎng)規(guī)律的裝置，能夠解決流場(chǎng)中的反光現(xiàn)象并且對(duì)于提高PIV的精度具有重要意義。
[0005]一種用于觀測(cè)通氣空化流場(chǎng)規(guī)律的裝置，包括脈沖激光器、空化水洞、試驗(yàn)件、熒光漆和CCD相機(jī)；
[0006]所述脈沖激光器發(fā)出波長(zhǎng)為L(zhǎng)I的片光源；
[0007]所述空化水洞由透明有機(jī)玻璃制成，其縱向截面為矩形，空化水洞內(nèi)部充有流動(dòng)的水體；
[0008]所述試驗(yàn)件內(nèi)部的空腔內(nèi)預(yù)置有粒子，試驗(yàn)件的前端具有環(huán)形氣隙，所述試驗(yàn)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(yàn)件表面的熒光漆后反射出波長(zhǎng)為L(zhǎng)2的亮光；
[0009]所述試驗(yàn)件設(shè)置在空化水洞內(nèi)部，試驗(yàn)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(duì)試驗(yàn)件，所述試驗(yàn)件在中心軸線(xiàn)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(jī)固定安裝在空化水洞的一偵牝CCD相機(jī)的光軸與脈沖激光器片光源所在的平面垂直。
[0010]進(jìn)一步地，所述脈沖激光器的片光源波長(zhǎng)LI為532或450納米。
[0011]進(jìn)一步地，所述試驗(yàn)件表面的材料后反射的亮光波長(zhǎng)L2為非532或非450納米。
[0012]進(jìn)一步地，所述CCD相機(jī)的肖U端裝有濾光片，濾光片濾掉波長(zhǎng)為L(zhǎng)2的殼光。
[0013]進(jìn)一步地，所述試驗(yàn)件表面沿試驗(yàn)件的軸向涂覆條形的熒光漆，滿(mǎn)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(yàn)成本。
[0014]工作原理:進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，空化水洞實(shí)驗(yàn)段內(nèi)的水體具有一定流速，試驗(yàn)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(yàn)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(zhǎng)為L(zhǎng)I，片光源經(jīng)空化水洞的有機(jī)玻璃、水體、氣液交界面后照射到試驗(yàn)件表面的熒光漆上，試驗(yàn)件表面涂覆的熒光漆在受到激光照射后，激發(fā)出波長(zhǎng)為L(zhǎng)2的亮光，CCD相機(jī)前端固定的濾光片僅僅接收波長(zhǎng)為L(zhǎng)I的亮光。由于熒光漆反射光的波長(zhǎng)避開(kāi)了 LI，該反射光對(duì)于通氣流場(chǎng)的觀測(cè)沒(méi)有任何影響，因此能夠完全的觀測(cè)到粒子在通氣空穴內(nèi)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。
[0015]有益效果:本實(shí)用新型中熒光漆波長(zhǎng)避開(kāi)了脈沖激光器片光源波長(zhǎng)，試驗(yàn)件表面波長(zhǎng)為L(zhǎng)2的反光對(duì)于通氣流場(chǎng)沒(méi)有任何影響，消除了測(cè)量區(qū)域中的光斑，有效解決了流場(chǎng)反光造成的近壁區(qū)無(wú)法測(cè)量的問(wèn)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(cè)量精度和應(yīng)用范圍。
【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1為本實(shí)用新型的整體組成結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]其中，1-脈沖激光器、2-空化水洞、3-試驗(yàn)件、4-熒光漆、5-CXD相機(jī)、6-通氣空穴、7-氣液交界面。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖并舉實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0019]本實(shí)用新型提供了一種用于觀測(cè)通氣空化流場(chǎng)規(guī)律的裝置，包括脈沖激光器1、空化水洞2、試驗(yàn)件3、熒光漆4和CCD相機(jī)5 ；
[0020]所述脈沖激光器I發(fā)出波長(zhǎng)為532納米的片光源；
[0021]所述空化水洞2由透明有機(jī)玻璃制成，其縱向截面為矩形，空化水洞內(nèi)部充有流動(dòng)的水體；
[0022]所述試驗(yàn)件3內(nèi)部的空腔內(nèi)預(yù)置有粒子，試驗(yàn)件3的前端具有環(huán)形氣隙，所述試驗(yàn)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(yàn)件3表面的熒光漆4后反射出波長(zhǎng)為非532納米的亮光；
[0023]所述試驗(yàn)件3設(shè)置在空化水洞內(nèi)部，試驗(yàn)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(duì)試驗(yàn)件3，所述試驗(yàn)件在中心軸線(xiàn)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(jī)5固定安裝在空化水洞的一側(cè)，CCD相機(jī)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(jī)的如端裝有濾光片，濾光片濾掉波長(zhǎng)為L(zhǎng)2的殼光。
[0024]工作原理:進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，空化水洞實(shí)驗(yàn)段內(nèi)的水體具有一定流速，試驗(yàn)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(yàn)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(zhǎng)為L(zhǎng)I，片光源經(jīng)空化水洞的有機(jī)玻璃、水體、氣液交界面后照射到試驗(yàn)件3表面的熒光漆4上，脈沖激光器I發(fā)出激光的波長(zhǎng)為532納米，試驗(yàn)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(zhǎng)為非532納米的亮光，CCD相機(jī)5前端固定的濾光片采用帶通濾波，僅僅接收波長(zhǎng)為532納米的亮光。由于熒光漆4發(fā)光的波長(zhǎng)避開(kāi)了 532納米，模型表面的反光對(duì)于通氣流場(chǎng)沒(méi)有任何影響，因此能夠完全的觀測(cè)到粒子在通氣空穴內(nèi)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。
[0025]綜上所述，以上僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并非用于限定本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于觀測(cè)通氣空化流場(chǎng)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(yàn)件(3)、熒光漆(4)和CCD相機(jī)(5)； 所述脈沖激光器(I)發(fā)出波長(zhǎng)為L(zhǎng)I的片光源； 所述空化水洞(2)由透明有機(jī)玻璃制成，其縱向截面為矩形，空化水洞內(nèi)部充有流動(dòng)的水體； 所述試驗(yàn)件(3)內(nèi)部的空腔內(nèi)預(yù)置有粒子，試驗(yàn)件(3)的前端具有環(huán)形氣隙，所述試驗(yàn)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(yàn)件(3)表面的熒光漆(4)后反射出波長(zhǎng)為L(zhǎng)2的亮光； 所述試驗(yàn)件(3)設(shè)置在空化水洞(2)內(nèi)部，試驗(yàn)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(duì)試驗(yàn)件(3)，所述試驗(yàn)件(3)在中心軸線(xiàn)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(jī)(5)固定安裝在空化水洞的一側(cè)，CCD相機(jī)(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(cè)通氣空化流場(chǎng)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(zhǎng)LI為532納米。
3.如權(quán)利要求1或2所述的用于觀測(cè)通氣空化流場(chǎng)規(guī)律的裝置，其特征在于，所述試驗(yàn)件(3)表面的材料后反射的亮光波長(zhǎng)L2為非532納米。
4.如權(quán)利要求1所述的用于觀測(cè)通氣空化流場(chǎng)規(guī)律的裝置，其特征在于，所述CCD相機(jī)(5)的如端裝有濾光片，濾光片濾掉波長(zhǎng)為L(zhǎng)2的殼光。
5.如權(quán)利要求1、2或4所述的用于觀測(cè)通氣空化流場(chǎng)規(guī)律的裝置，其特征在于，所述試驗(yàn)件⑶表面沿試驗(yàn)件(3)的軸向涂覆條形的熒光漆(4)，滿(mǎn)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(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種用于觀測(cè)通氣空化流場(chǎng)規(guī)律的裝置，屬于流動(dòng)測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域。裝置包括脈沖激光器、空化水洞、試驗(yàn)件、熒光漆和CCD相機(jī)；脈沖激光器發(fā)出波長(zhǎng)為L(zhǎng)1的片光源，試驗(yàn)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(yàn)件表面的熒光漆后反射出波長(zhǎng)為L(zhǎng)2的亮光；試驗(yàn)件設(shè)置在空化水洞內(nèi)部，試驗(yàn)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(duì)試驗(yàn)件，試驗(yàn)件在中心軸線(xiàn)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(jī)的光軸與脈沖激光器片光源所在的平面垂直。本實(shí)用新型能夠解決流場(chǎng)中的反光現(xiàn)象并且對(duì)于提高PIV的精度具有重要意義。
【IPC分類(lèi)】G01M10-00
【公開(kāi)號(hào)】CN204535953
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520151706
【發(fā)明人】張敏弟, 殷文添, 馬瀟健, 趙興安
【申請(qǐng)人】北京理工大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年8月5日
【申請(qǐng)日】2015年3月17日