流场测量

摘要： 自然界中流动无处不在,涉及到航空航天、能源交通、大气、生物、医学等多个领域,与国民经济和国防安全息息相关。认识和理解流动现象,是实验流体研究人员的理想与追求。在国家战略急需原创性成果的大背景下,流体力学与诸多学科交叉发展,复杂流动现象与新问题不断涌现,发展精细化流场测量技术成为了当下实验流体力学发展的重要任务之一。

摘要： 梢涡空化作为一种常见的空化现象,广泛存在于水力机械及船舶推进领域。梢涡空化初生与桨叶梢部的旋涡流动密切相关,因此有必要深入研究梢涡流场,揭示其流动特征与空化的内在联系。基于高时间解析度的层析PIV技术,在高速空泡水洞中对椭圆水翼的近尾迹梢涡流场开展了实验研究。结果表明:梢涡在近尾迹区域内存在明显的摆动现象,未考虑旋涡摆动的时间平均会在时均流场中引入额外的误差,因此在梢涡特性的定量研究中有必要滤除旋涡摆动的影响;在水翼脱落剪切层的作用下,涡核中心两侧的切向速度分布明显不对称,且在剪切层与涡核之间存在高速轴向流动区域;梢涡流场中的湍流脉动能量主要集中在涡核内部,且由法向、展向速度脉动主导。结合前人研究,发现法向、展向速度脉动是涡核内部湍流压力脉动的主要来源。

摘要： 目前常用的LADCP投放式测流方式在大面站海流剖面的全海深观测中存在着操作困难、资料处理复杂等问题。为了探索大面站海流剖面观测的新方法,本文尝试将高精度的海流观测仪器SeaGuard RCM海流计采用吊放方法运用在海流剖面测量中,并对其绝对流速剖面观测资料的制约因素及相应处理方法开展研究。将处理后的海流数据与同步实测的船载ADCP数据进行了对比验证,结果表明:通过矢量合成、标准层平均等方法能有效订正测流过程中因船舶平台低速漂泊、仪器震荡等产生的误差,且相较于船载ADCP能获得更深层的海流剖面。本文为大面站调查全海深海流剖面观测提供了新手段。

摘要： 两级可调增压系统具有高度结构紧凑性,系统间存在气流相互干涉产生的强耦合作用,从而导致涡轮性能发生变化。从可调两级增压系统级间流场测量手段展开论述,详细探究了涡轮入口流场测量方法,设计了一种基于X型恒温热线风速仪的全自动步进测量方法,测量了35°旋流发生器在径流涡轮入口处产生的旋流。测量结果表明,随着质量流量的改变,旋流角的大小与旋流发生器叶片偏转角度保持一致,稳定在35°~36°之间,旋流的轴向速度与切向速度变化趋势相同,由管壁向管道中心逐渐增大且在圆心处增加至最大。该研究验证了X型二维热线测量涡轮入口旋流的可行性和精确性,为两级可调增压系统管内流动测量方法及管路结构优化设计提供了参考。

摘要： 背景纹影技术通过比较光线经过流场前后的偏折量获取流场信息,在流场测量中优势显著。本文开展了背景纹影技术中位移检测算法和波前重构算法的精度测试,在合适的背景和算法参数下,Farneback光流算法的位移提取精度可达1/400个像元;波前重构中,反对称偏导积分法速度较快但是精度较低,可适用于实时处理,Guass-Seidl迭代法的速度较慢但是精度较高,可用于后处理。在此基础上,搭建了一套高精度背景纹影流场探测系统,并以实验室内酒精灯燃烧时产生的温压场和外场炮筒引爆时产生的声压场为初步观测对象,成功实现了不同环境条件下流场的定性显示和定量测量。

摘要： 本文开展明渠水槽桥墩绕流和推移质输沙试验,沿水槽方向使用高速相机进行移动拍摄,通过智能识别边壁控制点坐标对图像进行裁剪。通过形态学方法提取表面示踪粒子后,使用粒子追踪测速(PTV)技术和图像特征点识别测速(FMV)计算瞬时表面流场,根据流场位置对所测表面流场区域网格化后进行插值计算,以获得较大范围的表面流场。结果表明:本文使用的移动式表面流场测量方法可提高表面流场的精度和测量范围,此方法拓宽了表面流场测量的应用工况;FMV方法在圆柱绕流试验中可更准确识别圆柱侧方及后方旋转强度较大的区域,所求断面平均流速分布曲线更符合水流特性;推移质运动过程发现紊流表面时均流速仍存在高低速流带结构现象,同时高流速条带对应沙垄而低流速条带对应沙脊处,这表明水流地形相互固定形成了稳定时均结构,也验证了大尺度流向涡模型的合理性。

摘要： 含淹没植物明渠中存在的Kelvin-Helmholtz(KH)涡,对水流能量交换和物质输移具有直接的影响。基于淹没刚性植物条件下的水槽实验,利用粒子图像测速技术(PIV)得到瞬时流速场和涡量场,定量刻画KH涡的垂向几何尺度(上下边界和垂向作用范围),结合三维声学多普勒流速仪(ADV)测量的流速时间序列和小波变换方法,分析KH涡的频率,研究植物淹没度对KH涡上下边界位置、作用范围和频率的影响。研究发现:本实验确定的KH涡上、下边界与根据能量分布计算得到的混合层上、下边界基本一致;在本实验条件下,KH涡上边界为0.7~0.8倍水深,下边界在植物密度一定时围绕一常数波动,KH涡的频率在0.14~0.20 Hz之间;随着淹没度的增大,KH涡的上边界升高,下边界变化不明显,作用范围和频率增大。

摘要： 经过分析轴流风机翼型进出口速度三角形,阐明散热器作为前置平板导叶的发动机风扇流动特征.在研制465Q型发动机轴流风扇及发动机冷却系统仿真试验台基础上,通过调节8种风扇转速,测取了风扇轴功率、散热器正面和背面各15测点静压强及护风圈8测点总压强和静压强,经过计算获得了变转速风扇进气边和护风圈出口端速度分布.拟合出n-qv(转速-风量)、n-Pa(转速-轴功率)等经验公式,得出发动机轴流风扇变转速风量和轴功率近似满足相似理论比例定律等结论.

摘要： 对粒子图像测速(PIV)技术的研究发展进行综述,梳理了PIV图像处理中速度场计算的各种方法及其研究进展.重点关注PIV在船舶实验测试中的应用现状,从水面船舶和水下航行器绕流场及船舶空气流场的应用3个方面进行阐述.最后,对PIV技术在船舶流场测试中的发展趋势进行展望,重点指出了测速硬件系统、图像处理技术以及船舶流场研究等方面所存在的问题,并对船舶流场测试技术发展提出了建议.研究成果对船舶流场研究及其性能优化具有参考和借鉴意义.

摘要： 采用计算流体力学(CFD)方法,研究Φ6000 mm的大型圆筒搅拌罐体侧壁搅拌器的不同转速、安装高度、安装倾角与搅拌器数量等因素对三维流场的影响规律.结果表明单桨安装下搅拌圆筒罐体内流场产生分层,产生两个速度场方向相反的循环涡流.水平与垂直偏角的存在同时增加了整个圆筒罐体内流场的平均速度与内部流场的扰动程度,并对圆筒罐体有一定的冲刷作用,进一步加强了圆筒罐体内的混合效果.当水平偏角α=10°,垂直偏角β=7°时,单相搅拌圆筒罐体的内部流场最好,搅拌性能最佳.搅拌器安装数量N=5时,搅拌圆筒罐体内部混合性能最佳.

摘要： 本文结合平面叶栅流场测量控制系统的开发与实施,介绍了位移控制系统的设计、硬件组成以及软件实现等内容.实现了探针位置精准控制、自动跟踪气流、测量数据实时检测控制及故障分析与保护等的应用,结合平面叶栅试验测量数据,对栅前三轴伺服位移控制系统的实时性、稳定性和控制精度以及测量数据的准确度等进行了分析,结果表明:位移控制系统的准确度满足平面叶栅流场测控的技术要求.在实际应用中优势明显,使用效果良好.

摘要： 流场速度测量技术的落后造成各种叶轮机械内的流场的物理流场信息获取不够.因此美国发明分子标记法使用流场中加入的气体分子或原子作为示踪粒子,进行追踪测量流速.本文首先介绍了分子标记测速技术的原理和应用实例.根据叶轮机流场特点,分析了将分子标记测速技术应用于叶轮机静子和转子流场测量的可行性,并给出了整个分子标记测速系统主要部件的工作时序.针对目前分子标记测速技术的一些要求和限制,提出了分子标记测速技术更适用于部件测量以及CFD数值验证.

摘要： 水流结构是水力学及河流动力学研究的核心内容，模型试验是开展水流研究的重要手段，而流场测量技术是获取水流结构数据的基础，在河工模型试验中,PTV流场测量方法得到了广泛的应用.介绍了一种基于工业智能相机的新型PTV测量方法,该方法将图像处理算法嵌入摄像机前端,由智能相机完成图像采集及处理,提取出各帧图像中粒子坐标数据,通过无线传输至计算机系统进行PTV计算,可显著提高大范围流场测量性能.

摘要： 介绍基于传统PIV技术的新型水下流场测量系统(Hawksoft PUWPIV)以及在现场水下流场测量和湍流研究中的应用.该系统在保持了传统PIV测量范围和测量精度的基础上,成功地将高精度流场测量技术应用于现场测量.与ADV测量结果的比对表明了其水下应用的可行性和准确度;水下密封、低功耗、无线数据传输、采用自然示踪粒子等关键技术问题的解决使其具备了同类产品所不具备的应用特征,如水下原观测量、长时间野外观测、远程控制和非接触式操作等,可应用于水利水文原观测量、海洋现场观测、实验室水下流场测量等领域.

摘要： 河工模型尺寸大,观测范围广,尤其对于动床模型和非定常流动模型,床面和边界形态均在不断变化,传统的表面流场测量方法测量范围小,无法满足大面积流场的测量.本文介绍了一种大范围流场一体化集成测量系统,用以解决河工模型实验中大范围流场测量问题."天幕"大范围流场一体化集成测量系统具有覆盖范围大、测量精度高、采集频率快、时空同步性优等特点,提高了河工模型试验的自动化水平,保证了流场数据的准确性,能有效助力河工模型试验.

摘要： 按照JJF3-2012、JJF4-2012国防军工计量技术规范和GJB1179-1991高速风洞和低速风洞流场品质规范及国家标准,推出了自动跟踪测量系统的不确定度方法.以理论分析和试验结果给出了不确定度计算的具体步骤,对测量不确定度进行了验证,并分析了产生不确定的具体原因,并提出减小不确定度的相关措施,为流场精细化测量提供了具体的实例和应用.

摘要： 探针自动跟踪系统是平面叶栅流场测量控制的核心,结合平面叶栅流场测控系统的设计、硬件组成及软件实现等内容,通过新旧系统的性能对比,结合试验数据,并对探针自动跟踪系统的构成和特性进行了分析;同时对自动跟踪系统测量角度的不确定度进行了评定,结果表明测控系统精度满足平面叶栅流场精细化测量的技术要求.在实际应用中优势明显,使用效果良好.

摘要： 针对非金属矿粉体加工设备数值模拟进行调研,总结其目前发展状况,分析数值模拟在非金属矿粉体加工流场研究中应用的必要性、关键技术、存在困难和发展趋势.今后非金属矿粉体加工流场数值模拟应加强以模拟计算为目的的流场测量.

摘要： 研制的五孔探针自动校准与测量系统,由于采用高精度的涡轮蜗杆机构,由精密的步进电机控制其运动,有利于高效的实现高精度的流场测量.系统软件研发中充分考虑了探针对中等问题,确保了测量精度.系统稳定性好,测试效率高.试验人员可以远程操作,摆脱了现场高噪声的恶劣环境困扰.系统气流角误差为±0.5°,总压误差为±2％,静压误差为±0.08％,速度误差为±1.6％,精度高,可以应用于各种风机、透平压缩机、涡轮机和泵等流体机械设备的气动试验研究之中.

摘要： 本文记述了利用激光诱导荧光技术对风洞中流场参数的测量工作.JF-10爆轰风洞中气流强烈的自发光以及由于设备庞大导致有限的光子收集效率成为本实验最大的挑战.为了克服该问题,将以往的激光诱导荧光使用的平面光束沿传播方向旋转90度,拍摄方向垂直于平面法线方向以及激光传播方向,使拍摄到的荧光信号集中在一条窄线上.这种设置下,即使在激波后依然能得到明显的荧光信号,而且信噪比得到很大的提升.

摘要： 本发明公开了一种变攻角下测量翼面特定区域流场和全局流场的装置和方法本发明涉及一种基于PIV测速方法来测量变攻角下翼面特定区域流场和全局流场的试验装置和方法。该装置包括相机转动机构和翼型转动机构，将相机转动机构的电动转盘转动中心与翼型转动机构中的电动转盘转动中心对齐；再根据待测翼面特定区域距翼型转动中心的距离调节相机直线驱动单元内相机的位置，保证相机镜头和翼型待测特定区域距各自的转动中心的距离相同，达到同一空间上的共轴效果；最后利用同步控制器控制相机电动转盘和翼型攻角电动转盘完成相同角度的转动，确保相机和翼型在动态过程中保持相对静止，实现动态过程中对特定区域内流场的测量。此装置原理简单而实用，可以很好地解决模型变攻角下特定区域内流场和全局流场的PIV测量，大大提高了试验效率。

摘要： 本发明公开了一种变攻角下测量翼面特定区域流场和全局流场的装置和方法本发明涉及一种基于PIV测速方法来测量变攻角下翼面特定区域流场和全局流场的试验装置和方法。该装置包括相机转动机构和翼型转动机构，将相机转动机构的电动转盘转动中心与翼型转动机构中的电动转盘转动中心对齐；再根据待测翼面特定区域距翼型转动中心的距离调节相机直线驱动单元内相机的位置，保证相机镜头和翼型待测特定区域距各自的转动中心的距离相同，达到同一空间上的共轴效果；最后利用同步控制器控制相机电动转盘和翼型攻角电动转盘完成相同角度的转动，确保相机和翼型在动态过程中保持相对静止，实现动态过程中对特定区域内流场的测量。此装置原理简单而实用，可以很好地解决模型变攻角下特定区域内流场和全局流场的PIV测量，大大提高了试验效率。

摘要： 本发明公开了一种燃烧流场光学温度场测量装置及测量方法，涉及燃烧流场温度测量技术领域，装置包括：窄带脉冲激光器、匀光棒、扩束镜、空间光调制器、准直投影系统、反射镜、屏幕、成像系统和计算机；装置采用结构平行光投影方式代替传统固定的随机点阵图，可根据互相关窗口大小和测量区域需要对点阵密度进行实时调整，提高温度测量精度；采用非相干窄带脉冲激光光源和对应波长的滤光片，可以抑制火焰强自发光干扰，解决粒子图像信噪比低、无法有效提取相对位移的难题。

摘要： 本实用新型公开了一种流场气流采集装置以及流场气流测量设备，涉及航空发动机技术领域。解决了现有技术存在需要使用多个探针，导致检测成本高、耗时长、效率低的技术问题。该流场气流采集装置，包括探针以及探针驱动机构，探针驱动机构与探针驱动连接，探针能在探针驱动机构的带动下在待测量的气流通道内移动至不同的检测位置以采集不同检测位置的气流或气流信号。该流场气流测量设备包括分析装置以及本实用新型提供的流场气流采集装置。本实用新型用于减少探针的数目，降低流场检测的成本和时长。

摘要： 本发明提供了一种烟道流场测量装置及烟道流场测量方法，涉及流场测量的技术领域，该烟道流场测量装置包括流线型外壳，流线型外壳的首端连接牵引绳；流线型外壳的内部设有压差传感器、姿态传感器、采集控制电路和无线传输模块；压差传感器用于获取气流的压差信号，压差传感器与采集控制电路电连接；姿态传感器用于通过三轴加速度值和角速度值计算出烟道流场测量装置在烟道内的三维姿态信号，姿态传感器与采集控制电路电连接；采集控制电路连接无线传输模块。缓解了现有技术中存在的不能最大限度地还原烟道真实流场的技术问题，达到了可以最大限度的还原烟道真实的流场、不仅可以测得流速，还可以测出流向的技术效果。

摘要： 本申请实施例提供了一种流场测量装置以及流场测量系统，装置包括：采集模块，用于感知流场中待采集的信息，并将感知的待采集的信息转换为电信号；无线发射模块，包括无线数传模块、单片机和天线系统；无线数传模块与采集模块连接，以获取电信号并传输给天线系统；单片机与天线系统连接，以控制天线系统与目标设备建立点对点数据传输连接；天线系统向目标设备发送电信号。这就实现了从采集模块至目标设备的无线传输，从而无需布置流场测量装置与目标设备之间的线路，从而降低了布线难度，同时由于流场测量装置与目标设备间建立点对点的传输方式，当出现传输故障时，通过查询故障信息即可很方便地定位出故障通信链路，从而降低检修成本。

摘要： 本发明公开了一种流场测量系统和一种流量波动工况下瞬态流场的测量方法。流场测量系统包括高速相机、数据存储计算机、大功率连续激光器、脉冲信号发生器、远心镜头等，高速相机可实现流场的高频测量，连续激光器可为测量区域提供连续的激光照射，远心镜头消除了透视误差提高了测量精度。脉冲信号发生器向高速相机发出脉冲控制信号，高速相机接收脉冲信号后拍摄特定数量的图像，针对流量波动工况下的流场测量，首先将流量波动工况划分为多个相位，调节脉冲信号发生器的输出频率及高速相机接收信号后拍摄图像数量，长时间重复拍摄同一流量波动工况，确定每个相位的最佳样本数量，提取相同周期内同一相位内的图像进行湍流统计。

摘要： 本发明提供了一种基于四棱锥传感器的流场测量仪及流场测量方法，所述流场测量仪由准直系统、信号探测系统以及计算复原系统构成，准直系统能投射与流场垂直且光强分布均匀的平行光；信号探测系统包括依次设置的聚焦光学元件、四棱锥镜、成像透镜及光电图像探测器，以使经流场的探测光聚焦于四棱锥镜顶点后，偏折形成四个光束，并经由成像透镜在光电图像探测器上成像为四个光瞳像；计算复原系统利用读取的四个光瞳像，通过比较水平、竖直两个方向的光瞳像的光强分布差异得到两个方向的测量信号，再利用波前复原算法重构流场的波前畸变。本发明适用于对非对称流场的整个区域的流场结构进行测量；且具有采样率高以及光能利用率高的优点。

摘要： 本发明公开了一种背景纹影瞬态流场显示系统，包括LED阵列背景板、CCD相机和单片机，其中LED阵列背景板用于提供流场的折射率变化信息；CCD相机用于采集没有流场和有流场两种情况下的LED阵列背景板的图像；单片机用来控制LED灯的瞬间亮灭，所述LED阵列背景板和CCD相机分别设置在流场的两侧，且LED阵列背景板的中心、流场的中心以及CCD相机位于同一直线上。本发明还公开了该系统的流场测量方法。本发明系统和方法适用于光线差的情况下，减少了测量中CCD相机的曝光时间，提高了测量精度。

摘要： 本申请实施例提供了一种流场测量装置以及流场测量系统，装置包括：采集模块，用于感知流场中待采集的信息，并将感知的待采集的信息转换为电信号；无线发射模块，包括无线数传模块、单片机和天线系统；无线数传模块与采集模块连接，以获取电信号并传输给天线系统；单片机与天线系统连接，以控制天线系统与目标设备建立点对点数据传输连接；天线系统向目标设备发送电信号。这就实现了从采集模块至目标设备的无线传输，从而无需布置流场测量装置与目标设备之间的线路，从而降低了布线难度，同时由于流场测量装置与目标设备间建立点对点的传输方式，当出现传输故障时，通过查询故障信息即可很方便地定位出故障通信链路，从而降低检修成本。