[發明專利]一種用于艦船空氣流場測量的PIV風洞試驗方法

有效

• 申請號: 201611097128.X
• 申請日: 2016-12-02
• 公開（公告）號: CN106644353B
• 公開（公告）日: 2019-04-30
• 發明（設計）人: 趙鵬程;姜廣文;趙煜;朱楓;周海力
• 申請（專利權）人: 中國船舶工業系統工程研究院
• 主分類號: G01M9/02
• 分類號: G01M9/02
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 陳鵬

1.一種用于艦船空氣流場測量的PIV風洞試驗方法，其特征在于包括如下步驟：

(1)在試驗風洞的流場中布撒大量示蹤粒子，令示蹤粒子跟隨流場運動，把YAG雙脈沖式激光器產生的激光束經過組合透鏡擴束成片光照明流場，使用跨幀CCD相機連續拍攝流場照片，得到多組前后兩幀示蹤粒子圖像；所述的示蹤粒子直徑≤10μm；

(2)對前后兩幀示蹤粒子圖像進行相關計算，得到流場一個切面內粒子的速度分布，進而得到流場渦量、流場流線、流場等速度線；

(3)在金屬材質水線模型的艦模表面涂以亞光黑漆，其中，艦模能夠在水平面內運動，并可以改變艦模中縱線與風洞來流風向的夾角、艦模橫搖角和縱搖角；所述的艦模采用全方位移測架系統實現移動，全方位移測架系統包括二維十字運動平臺、360°分度盤、固定平臺及圓形活動平板；所述的艦模的橫搖狀態為3°、8°、無橫搖，縱搖狀態為±2°、±4°、無縱搖，其中，艦模的橫搖狀態、縱搖狀態的改變為通過不同形狀的連接裙實現，連接裙使艦模設計水線以上部分在平板邊界層梯度范圍外；

(4)使用CCD相機并列擺放，每臺CCD相機的軸線均垂直于激光片光面進行試驗測量，采用PIV二維測量方式，在不移動CCD相機的前提下，分別改變艦模中縱線與風洞來流風向的夾角、艦模橫搖角或者縱搖角，進而得到艦模在不同艦模中縱線與風洞來流風向的夾角、艦模橫搖角或者縱搖角情況下不同艦模測量截面中示蹤粒子的多組測量數據；所述的步驟(4)中的兩臺CCD相機的視場的邊界線重合，CCD相機兩幀之間的最小曝光時間間隔<1μs，測試區域為400mm×300mm，激光經光束合束器通過一個光路出口發射出來，經過導光臂和片光源系統后產生照明流場的脈沖片光源，片光源厚度為1～6mm可調；

(5)根據步驟(4)得到的多組示蹤粒子測量數據生成多個空氣流場速度云圖和空氣流場流線圖，然后根據流場渦量、流場流線、流場等速度線完成艦模不同測量截面的空間重構。