[發明專利]云中小尺度湍流的觀測方法

在審

• 申請號: 202110136311.0
• 申請日: 2021-02-01
• 公開（公告）號: CN112987129A
• 公開（公告）日: 2021-06-18
• 發明（設計）人: 王駿;高攀;華燈鑫
• 申請（專利權）人: 西安理工大學
• 主分類號: G01W1/02
• 分類號: G01W1/02
• 代理公司: 西安弘理專利事務所 61214
• 代理人: 戴媛

1.云中小尺度湍流的觀測方法，其特征在于，具體按照以下步驟實施：

步驟1，采用準直擴束后的激光照明云團中的云霧粒子；

步驟2、采用高速相機連續采樣云團中運動云霧粒子的數字全息圖，利用數值重構算法獲得數字全息圖中在重構平面上具有z_r再現距離的二維復振幅分布；

步驟3、對數字全息圖依次重建不同距離，獲得在采樣區間內所有云霧粒子的數量、三維空間分布與粒徑，高速相機連續拍攝后得到云霧粒子的三維位移量，結合采樣時間可得云霧粒子的三維速度；

步驟4、根據云霧粒子的粒徑和湍流頻率判斷粒子跟隨性；

步驟5、根據云團中氣流場的三維瞬時速度獲得湍流場速度方差，湍流強度和平均湍流動能。

2.根據權利要求1所述的云中小尺度湍流的觀測方法，其特征在于，所述二維復振幅分布具體為：

式(1)中，R(x,y)是再現光波，用以還原云霧粒子的三維信息；u和v分別對應實際坐標系的x軸、y軸；I(x,y)表示全息圖的強度分布；U_R(u,v)是數值重建后的重建光波，包含云霧滴粒子的強度信息；j為虛部；k為波數；λ表示測量光波波長。

3.根據權利要求1所述的云中小尺度湍流的觀測方法，其特征在于，湍流中云霧粒子運動的基本方程BBO具體為：

式(2)中，其中，d_p是粒徑；ρ_p是粒子自身的密度；v_p是粒子運動速度；v_f是流體流速；ρ_f是流體密度；μ為流體的粘度；τ為粒子弛豫時間。

4.根據權利要求1所述的云中小尺度湍流的觀測方法，其特征在于，速度方差具體為：

式(3)中，N為全息圖的張數；v_i是每張全息圖的粒子速度；是平均速度；

三個方向的運動速度方差σ_x²，σ_y²和σ_z²分別為：

5.根據權利要求4所述的云中小尺度湍流的觀測方法，其特征在于，湍流強度具體為：

當i0.1時，為高強度湍流；

平均湍流動能具體為：