[發(fā)明專利]一種風(fēng)洞試驗(yàn)氣動載荷測量裝置及方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210243708.4
• 申請日: 2022-03-14
• 公開（公告）號: CN114323547A
• 公開（公告）日: 2022-04-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 閔夫;龍正義;解真東;馬太江;李杰;王宏宇;皮興才;毛春滿
• 申請（專利權(quán)）人: 中國空氣動力研究與發(fā)展中心超高速空氣動力研究所
• 主分類號: G01M9/06
• 分類號: G01M9/06
• 代理公司: 北京格允知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11609
• 代理人: 張莉瑜

本發(fā)明涉及風(fēng)洞試驗(yàn)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種風(fēng)洞試驗(yàn)氣動載荷測量裝置及方法，該裝置包括安裝模塊、圓球模型、圖像采集模塊和數(shù)據(jù)處理模塊；安裝模塊安裝于風(fēng)洞試驗(yàn)段，用于通過懸線懸吊圓球模型于風(fēng)洞試驗(yàn)段的流場區(qū)域中；圖像采集模塊用于從流場的一側(cè)水平拍攝圓球模型的圖像；數(shù)據(jù)處理模塊與圖像采集模塊連接，用于獲取不同時(shí)刻的圖像，確定圓球模型的位置并擬合隨時(shí)間變化的曲線，計(jì)算圓球模型在流場中的氣動載荷。本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)非接觸測量風(fēng)洞流場中的氣動載荷。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及風(fēng)洞試驗(yàn)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種風(fēng)洞試驗(yàn)氣動載荷測量裝置及方法。

背景技術(shù)

風(fēng)洞試驗(yàn)中，模型的氣動載荷是最普遍、最重要的測量項(xiàng)目之一。目前，風(fēng)洞內(nèi)模型的氣動載荷通常是通過風(fēng)洞天平等直接測量手段獲取，再結(jié)合流場的動壓、模型參考面積和參考長度等參數(shù)，計(jì)算得到模型的氣動力系數(shù)。這種方式模型與天平直接接觸，天平或天平支桿位于流場中，對風(fēng)洞流場有一定影響，而且對于簡單外形模型的氣動載荷測量而言，基于風(fēng)洞天平測量的方式過程較為繁瑣且成本較高。

因此，針對以上不足，需要提供一種更為簡捷地非接觸式風(fēng)洞試驗(yàn)氣動載荷測量裝置及方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對上述至少一部分不足之處，提供一種基于圖像處理的非接觸式風(fēng)洞試驗(yàn)氣動載荷測量裝置及方法，以避免接觸式測量引入干擾，同時(shí)簡化氣動載荷測量過程。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種風(fēng)洞試驗(yàn)氣動載荷測量裝置，包括：安裝模塊、圓球模型、圖像采集模塊和數(shù)據(jù)處理模塊；

所述安裝模塊安裝于風(fēng)洞試驗(yàn)段，用于通過懸線懸吊所述圓球模型于風(fēng)洞試驗(yàn)段的流場區(qū)域中；

所述圖像采集模塊用于從流場的一側(cè)水平拍攝所述圓球模型的圖像；

所述數(shù)據(jù)處理模塊與所述圖像采集模塊連接，用于獲取不同時(shí)刻的圖像，確定所述圓球模型的位置并擬合隨時(shí)間變化的曲線，計(jì)算所述圓球模型在流場中的氣動載荷。

可選地，所述安裝模塊包括固定架和支撐架；其中，

所述支撐架固定于風(fēng)洞試驗(yàn)段的噴管，位于流場外；

所述固定架可移動的設(shè)于所述支撐架，位于流場上方，用于通過懸線懸吊所述圓球模型。

可選地，所述支撐架包括兩根平行的支桿，均開設(shè)有用于調(diào)節(jié)的安裝槽；

所述固定架的兩端分別穿設(shè)于兩根所述支桿的安裝槽內(nèi)，并能夠沿所述安裝槽滑動，中段用于設(shè)置懸線。

可選地，所述圓球模型的重力大于待測量的氣動載荷。

可選地，所述圓球模型的直徑滿足風(fēng)洞試驗(yàn)段的流場堵塞度要求。

可選地，該裝置還包括背景板；

所述背景板設(shè)于流場的一側(cè)，用于增強(qiáng)所述圖像采集模塊拍攝的所述圓球模型的圖像的對比度。

可選地，所述圖像采集模塊設(shè)于風(fēng)洞外側(cè)，通過風(fēng)洞試驗(yàn)段開設(shè)的觀察窗口拍攝所述圓球模型的圖像。

本發(fā)明還提供了一種風(fēng)洞試驗(yàn)氣動載荷測量方法，采用如上述任一項(xiàng)所述的風(fēng)洞試驗(yàn)氣動載荷測量裝置實(shí)現(xiàn)，包括如下步驟：

確定圓球模型的重量和直徑；

將所述圓球模型懸吊于風(fēng)洞試驗(yàn)段內(nèi)，記錄噴管開啟前懸線的長度及所述圓球模型的初始位置，并拍攝圖像；

開啟噴管，在不同時(shí)刻，拍攝所述圓球模型的圖像；

基于拍攝的圖像，確定所述圓球模型在不同時(shí)刻的位置；

采用正弦函數(shù)擬合至少一個(gè)完整周期內(nèi)所述圓球模型的位置隨時(shí)間變化的曲線，確定所述圓球模型的平衡位置；

基于所述懸線的長度和所述圓球模型的重量、直徑、初始位置以及平衡位置，計(jì)算氣動載荷。

可選地，所述基于拍攝的圖像，確定所述圓球模型在不同時(shí)刻的位置，包括：