[發明專利]一種小型鳥類或昆蟲遷徙習性研究的風洞實驗系統

有效

• 申請號: 201811251976.0
• 申請日: 2018-10-25
• 公開（公告）號: CN109430101B
• 公開（公告）日: 2023-09-26
• 發明（設計）人: 榮臻
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: A01K31/14
• 分類號: A01K31/14;A01K1/00;A01K67/033
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 黃歡娣;邱啟旺

本發明公開了一種小型鳥類或昆蟲遷徙習性研究的風洞實驗系統，包括回流式低速風洞洞體、風洞支撐裝置、多功能環境模擬裝置、性能參數測量裝置，所述回流式低速風洞洞體為水平設置的環形人工氣流管道；所述回流式低速風洞洞體安裝在所述風洞支撐裝置上，風洞支撐裝置用于改變所述回流式低速風洞軸線平面與水平方向傾角，多功能環境模擬裝置模擬環境，本發明提供一種用于鳥類或昆蟲等飛行生物遷徙性能研究的風洞實驗裝置，對飛行生物在風洞人工氣流中開展氣動力、非接觸式流場定量測量以及能量消耗等特性參數測試；本發明裝置占地面積小、操作簡單、科學便利、針對性強、氣流湍流度低、可精確調節實驗段流速、雨量及光強等模擬條件。

技術領域

本發明涉及一種小型鳥類或昆蟲遷徙習性研究的風洞實驗系統。

背景技術

鳥類或昆蟲遷徙性能對研究飛行生物的形態學和新陳代謝等具有重要意義，同時如何選擇最優飛行方案和策略對仿生微型飛行器的設計也有很強的指導和啟發作用；目前科學家通常在自然條件下利用放置在飛行生物體上的傳感器等儀器對相關性能進行觀測和分析，雖然有力的推動了相關方向的研究，但存在諸如不可重復性測量、在特定自然條件下長時間測量以及無法在飛行生物體上安置大型測量儀器等不足。

風洞即風洞實驗室，利用相對運動原理，將飛行生物系留或自由懸停在可以產生可控來流風速的實驗段內，進而使用高速相機記錄器詳細飛行姿態變化，使用粒子圖像測速技術進行流場參數測量，從而得到飛行氣動力以及能耗等相關飛行性能參數，進一步用來分析飛行生物的遷徙習性；風洞氣流容易控制和操縱，可進行反復吹風重復實驗，“相對靜止”飛行利于使用測量設備進行數據采集，同時還可任意改變穩定段內的濕度、光照等外界自然環境條件研究相應的影響規律，開展遷徙飛行過程中產生的能量消耗，蛋白質周轉，水平衡等特性變化。

總的來說，風洞作為鳥類或昆蟲遷徙習性研究的實驗裝置，具有以下優點：(1)氣流便于控制和操縱，飛行生物相對靜止便于開展精細測量；(2)可開展重復實驗；(3)實驗成本相較野外測量要低，不受自然環境影響；(4)方便在室內人工飼養飛行生物。

發明內容

本發明的目的在于提供一種風洞實驗系統，該風洞實驗系統為小型鳥類或昆蟲等飛行生物遷徙飛行性能研究提供了人工氣流以及多種不同自然條件的環境，氣流角可隨飛行生物實際飛行攻角進行調整，針對性強、應用范圍廣、操作簡便，適用于不同條件的環境模擬測試。

凡是能在本發明實驗段飛行的鳥類或昆蟲，都屬于本發明所述的“小型”，例如，可將實驗段尺寸設置為0.5m×0.5m×1.8m。

為了解決上述技術問題，采用如下技術方案：一種小型鳥類或昆蟲遷徙習性研究的風洞實驗系統，所述風洞實驗系統包括回流式低速風洞洞體、風洞支撐裝置、多功能環境模擬裝置、性能參數測量裝置，所述回流式低速風洞洞體為水平設置的環形人工氣流管道，包括依次首尾連接的穩定段、收縮段、實驗段、第一擴散段、第一拐角、第二擴散段、第二拐角、轉接段、動力段、第三擴散段、第三拐角、流通段、第四拐角；所述回流式低速風洞洞體安裝在所述風洞支撐裝置上，風洞支撐裝置用于改變所述回流式低速風洞軸線平面與水平方向傾角，由底座和傾轉平臺組成；所述傾轉平臺中部鉸接于底座，傾轉平臺的一端與液壓升降裝置相連；傾轉平臺上固定角度儀器；

所述多功能環境模擬裝置位于所述實驗段處，至少包括淋雨模擬裝置、可調光強照射裝置和喂食裝置中的一種，所述淋雨模擬裝置模擬產生不同雨量，所述可調光強照射裝置模擬產生不同光強；所述喂食裝置為飛行生物注射喂食；

所述回流式低速風洞中的均勻人工氣流通過設置在動力段內的風機產生；所述穩定段內設有蜂窩器和阻尼網，所述第一拐角、第二拐角、第三拐角、第四拐角內均有一組導流片；

性能參數測量裝置由高速相機圖像采集系統、粒子圖像測速系統(PIV)組成；高速相機圖像采集系統包括位于實驗段中，且位于不同位置的兩臺高速攝像機，拍攝兩個不同角度的飛行姿態視頻；粒子圖像測速系統用于獲得實驗段的速度場分布。