[發(fā)明專利]利用河工模型測量明渠湍流長結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410585752.9
• 申請日: 2014-10-28
• 公開（公告）號: CN104314040A
• 公開（公告）日: 2015-01-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 楊勝發(fā);張鵬;魏祥龍;胡江;李文杰;沈穎;幸韻;田蜜
• 申請（專利權(quán)）人: 重慶交通大學(xué)
• 主分類號: E02B1/02
• 分類號: E02B1/02
• 代理公司: 重慶博凱知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 50212
• 代理人: 李玉盛;李海華

1.一種利用河工模型測量明渠湍流長結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)，所述河工模型包括河床子模型以及位于河床子模型兩側(cè)的左河岸子模型和右河岸子模型，所述河工模型包括水源進口端和水源出口端，所述測量的系統(tǒng)包括：

激光源，由一激光發(fā)射器發(fā)出；所述激光發(fā)射器置于左河岸子模型或者右河岸子模型的外側(cè)，所述激光發(fā)射器用于將激光源水平射入河工模型的待測位置；

反射鏡，貼于與激光源相對的一個河岸子模型的外壁；反射鏡用于使激光源的反射光平面與入射光平面重合；

供回水裝置，位于河工模型的進口端；

示蹤粒子加入設(shè)備，位于河工模型的水源進口端，它勻速地加入示蹤粒子到流動的水體中；

置于河床子模型下端的圖像采集裝置；以及

計算處理裝置，其與所述圖像采集裝置連接，且用于對采集到的圖像進行分析、處理以得到明渠湍流長結(jié)構(gòu)的計算處理裝置；

所述供回水裝置放水后，示蹤粒子加入設(shè)備將示蹤粒子加入至流動的水體中，所述激光源從其中一個河岸子模型水平穿入，它穿過待測位置的流動的水體，將激光打入到反射鏡中，所述反射鏡將激光再次反射到待測位置以增加待測位置處的激光強度，所述圖像采集裝置對待測位置的湍流長結(jié)構(gòu)進行采集，并將采集到的數(shù)據(jù)發(fā)送到計算處理裝置，所述計算機處理裝置對采集數(shù)據(jù)進行分析、處理以得到待測位置的明渠湍流長結(jié)構(gòu)，其中，所述采集數(shù)據(jù)為圖片。

2.如權(quán)利要求1所述的利用河工模型測量明渠湍流長結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)，其特征在于：所述示蹤粒子加入設(shè)備包括兩根擱置桿以及位于兩根擱置桿中間且上端開口的箱體，所述箱體的箱底設(shè)有由電機帶動的轉(zhuǎn)動攪拌裝置，在箱底的底部還與一輸出管道的接入端相接通，所述輸出管道的輸出口埋于流動的水體中，在所述輸出管道上還增設(shè)有控制示蹤粒子的流量大小的閘閥；所述示蹤粒子加入設(shè)備通過兩根擱置桿放置于左河岸子模型和右河岸子模型上。

3.如權(quán)利要求2所述的利用河工模型測量明渠湍流長結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)，其特征在于：所述輸出管道的輸出口為直徑1mm的細鋼針，它埋于水體中。

4.如權(quán)利要求1所述的利用河工模型測量明渠湍流長結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)，其特征在于：所述激光發(fā)射器具有一個可自由調(diào)整高度的底座。

5.如權(quán)利要求1所述的利用河工模型測量明渠湍流長結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)，其特征在于：所述計算處理裝置還用于將接收到的多張采集圖片進行統(tǒng)計，并對每相鄰的兩張圖片進行流場矢量計算，將計算得到的每一個流場矢量制成一張流場瞬時圖；還用于將流場瞬時圖去重后，按照先后順序、從右至左依次進行排列，以得到明渠湍流長結(jié)構(gòu)的矢量流場，進一步得到明渠湍流長結(jié)構(gòu)。

6.一種利用河工模型測量方法明渠湍流長結(jié)構(gòu)的方法，所述河工模型包括河床子模型以及位于河床子模型兩側(cè)的左河岸子模型和右河岸子模型，所述河工模型包括水源進口端和水源出口端，包括：

確定待測位置及其所在的打光平面；

將激光源置于其中一個河岸子模型的外壁，并使它的入射光對準待測位置處的打光平面；

在與激光源相對的一個河岸子模型的外壁上貼反射鏡，使所述反射鏡將激光源反射到待測位置以使反射光平面與入射光平面重合；

在河床子模型的外側(cè)面安裝圖像采集裝置；

使供回水裝置將水放入河工模型中；

將示蹤粒子加入流動的水體中；

使圖像采集裝置對焦到待測位置并進行采集；

使與圖像采集裝置連接的計算處理裝置接收圖像采集裝置傳送的圖片；

依次將相鄰的兩張圖片進行流場矢量計算，將計算得到的每一個流場矢量制成一張流場瞬時圖；

將流場瞬時圖去重后，按照先后順序、從右至左依次進行排列，以得到明渠湍流長結(jié)構(gòu)的矢量流場。

7.如權(quán)利要求6所述的利用河工模型測量明渠湍流長結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)，其特征在于，在依次將相鄰的兩張圖片進行流場矢量計算的步驟中：將相鄰的兩張圖片分別劃分為多個相同的矩形判讀窗口,統(tǒng)計出兩張圖中每一對相同位置的矩形判讀窗口中的示蹤粒子的量，得到兩張圖中同一個位置的矩形判讀窗口中示蹤粒子的變化，得到相鄰兩張圖中同一個位置的矩形判讀窗口的一個流場矢量；將每一個流場矢量制成一張流場瞬時圖。