[發(fā)明專(zhuān)利]基于圖像處理的矩形熱態(tài)溫差混合層實(shí)驗(yàn)測(cè)試系統(tǒng)與方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110028338.8
• 申請(qǐng)日: 2021-01-11
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112345529B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-04-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 姚軼智;孫明波;蔡尊;李佩波;楊揖心;顧瑞;匡孝波;董澤宇
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)人民解放軍國(guó)防科技大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G01N21/85
• 分類(lèi)號(hào): G01N21/85;G01M10/00;F02K9/96
• 代理公司: 長(zhǎng)沙國(guó)科天河知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 43225
• 代理人: 趙小龍

1.一種基于圖像處理的矩形熱態(tài)溫差混合層實(shí)驗(yàn)測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于，包括：

高溫流體發(fā)生組件，用于輸出具有粒子的高溫流體；

低溫流體發(fā)生組件，用于輸出具有粒子的低溫流體；

流體傳導(dǎo)組件，具有熱隔離的高溫流體通道與低溫流體通道，所述高溫流體通道的輸入端與高溫流體發(fā)生組件的輸出端相通，所述低溫流體通道的輸入端與低溫流體發(fā)生組件的輸出端相通，用于傳導(dǎo)高溫流體與低溫流體；

流體混合通道，具有混合腔，所述高溫流體通道的輸出端、低溫流體通道的輸出端均與混合腔相通，用于混合高溫流體與低溫流體；

圖像獲取組件，設(shè)在流體混合通道上，用于獲取混合腔內(nèi)的混合流場(chǎng)粒子圖像；

結(jié)果分析組件，與圖像獲取組件電聯(lián)，并基于混合流場(chǎng)粒子圖像得到混合腔內(nèi)的高低溫混合流體的流場(chǎng)參數(shù)；

所述高溫流體發(fā)生組件包括：

高溫燃?xì)獍l(fā)生器，用于產(chǎn)生高溫流體；

第一粒子噴注段，與高溫燃?xì)獍l(fā)生器的輸出端相連，用于向高溫流體中噴入粒子；

第一導(dǎo)流段，所述第一導(dǎo)流段的輸入端與第一粒子噴注段的輸出端相連，所述第一導(dǎo)流段輸出端與高溫流體通道的輸入端相連；

所述高溫燃?xì)獍l(fā)生器為渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)；

所述低溫流體發(fā)生組件包括：

空氣來(lái)流段，用于導(dǎo)入空氣來(lái)流作為低溫流體；

第二粒子噴注段，與空氣來(lái)流段的輸出端相連，用于向低溫流體中噴入粒子；

第二導(dǎo)流段，所述第二導(dǎo)流段的輸入端與空氣來(lái)流管路的輸出端相連，所述第二導(dǎo)流段輸出端與低溫流體通道的輸入端相連；

所述高溫流體通道內(nèi)、低溫流體通道內(nèi)可拆卸的設(shè)有能夠改變高溫流體通道型面、低溫流體通道型面的型面單元，使得可以通過(guò)更換不同型面的型面單元，形成馬赫數(shù)不同的高低溫流體；

所述型面單元為一筒狀結(jié)構(gòu)的獨(dú)立件，或?yàn)橛蓛蓚€(gè)對(duì)向設(shè)在高溫流體通道和/或低溫流體通道內(nèi)壁上的型面單元所構(gòu)成的組合件；

所述型面單元與高溫流體通道和/或低溫流體通道之間為螺紋連接，或?yàn)門(mén)型槽結(jié)構(gòu)的卡扣連接。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于圖像處理的矩形熱態(tài)溫差混合層實(shí)驗(yàn)測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于，所述第一粒子噴注段上設(shè)有：

第一測(cè)溫單元，用于測(cè)得高溫流體的溫度；

第一測(cè)壓?jiǎn)卧糜跍y(cè)得高溫流體的壓力。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于圖像處理的矩形熱態(tài)溫差混合層實(shí)驗(yàn)測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于，所述第二粒子噴注段上設(shè)有：

流量測(cè)量單元，用于測(cè)得低溫流體的流量；

壓力調(diào)節(jié)單元，用于調(diào)整低溫流體的壓力；

第二測(cè)溫單元，用于測(cè)得低溫流體的溫度；

第二測(cè)壓?jiǎn)卧挥趬毫φ{(diào)節(jié)單元的下游，用于測(cè)得低溫流體的壓力；

蜂窩整流器，位于壓力調(diào)節(jié)單元的下游，以用于減少壓力調(diào)節(jié)單元引起的大尺度渦流擾動(dòng)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述基于圖像處理的矩形熱態(tài)溫差混合層實(shí)驗(yàn)測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于，所述流體傳導(dǎo)組件包括殼體，所述殼體兩端開(kāi)口且具有中空腔：

所述殼體內(nèi)設(shè)有能夠?qū)⒅锌涨环指舫筛邷亓黧w通道與低溫流體通道的隔板，所述隔板上設(shè)有隔熱結(jié)構(gòu)。

5.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述基于圖像處理的矩形熱態(tài)溫差混合層實(shí)驗(yàn)測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于，所述圖像獲取組件包括：

觀察視窗，數(shù)量為兩個(gè)，且設(shè)在流體混合通道對(duì)向的兩個(gè)側(cè)壁上，用于透光與拍攝；

激光發(fā)生器，用于產(chǎn)生激光，并通過(guò)激光透過(guò)兩個(gè)觀察視窗照亮混合腔內(nèi)的高低溫混合流場(chǎng)；

相機(jī)，用于透過(guò)觀察視窗得到混合腔內(nèi)被照亮后的混合流場(chǎng)粒子圖像。

6.一種基于圖像處理的矩形熱態(tài)溫差混合層實(shí)驗(yàn)測(cè)試方法，其特征在于，采用權(quán)利要求1至5任一項(xiàng)所述基于圖像處理的矩形熱態(tài)溫差混合層實(shí)驗(yàn)測(cè)試系統(tǒng)，具體包括如下步驟：

步驟1，獲取多個(gè)采樣時(shí)刻的混合流場(chǎng)粒子圖像，并按時(shí)間排序得到混合流場(chǎng)粒子圖像序列；

步驟2，基于混合流場(chǎng)粒子圖像序列與粒子匹配算法得到混合流場(chǎng)粒子圖像序列中粒子簇的速度矢量分布；

步驟3，剔除粒子簇的速度矢量分布中的誤配矢量，得到混合腔內(nèi)的高低溫混合流體的速度矢量場(chǎng)。