CN105021371A - 应用于风洞piv附面层测量的平板模型装置及测量方法 - Google Patents

Abstract

<b>一种应用于风洞</b><b>PIV</b><b>附面层测量的平板模型装置及测量方法。传统使用的测量方法有测压耙、热线等，但这些方法由于是直接测量方法，对附面层的流动具有干扰，影响了测量结果的准确性，此外，这些方法每次只能在一个位置测量，要了解平板附面层从前向后的发展，需要进行不同位置的多次测量。一种应用于风洞</b><b>PIV</b><b>附面层测量的平板模型装置，其组成包括：平板模型（</b><b>1</b><b>），所述的平板模型中间具有开槽，所述的平板模型开槽上安装有光学石英玻璃（</b><b>3</b><b>），所述的平板模型下面具有模型支架（</b><b>2</b><b>），所述的平板模型和光学石英玻璃的纵向对称面为</b><b>PIV</b><b>测量剖面（</b><b>4</b><b>）。本发明应用于风洞</b><b>PIV</b><b>附面层测量的平板模型装置及测量方法。</b>

Description

应用于风洞PIV附面层测量的平板模型装置及测量方法

技术领域：

本发明涉及一种应用于风洞PIV附面层测量的平板模型装置及测量方法。

背景技术：

对于空气附面层的测量，传统使用的测量方法有测压耙、热线等，但这些方法由于是直接测量方法，对附面层的流动具有干扰，影响了测量结果的准确性；此外，这些方法每次只能在一个位置测量，要了解平板附面层从前向后的发展，需要进行不同位置的多次测量，效率较低，同时由于这些测量结果不是同一时间获得的，是近似宏观的平均结果，给分析带来不便；使用PIV测量技术能够获得同一时刻附面层的速度信息，但由于所使用模型壁面光污染问题，使PIV对附面层的测量受到限制。

发明内容：

本发明的目的是提供一种应用于风洞PIV附面层测量的平板模型装置及测量方法。

上述的目的通过以下的技术方案实现：

一种应用于风洞PIV附面层测量的平板模型装置，其组成包括：平板模型，所述的平板模型中间具有开槽，所述的平板模型开槽上安装有光学石英玻璃，所述的平板模型下面具有模型支架，所述的平板模型和光学石英玻璃的纵向对称面为PIV测量剖面。

所述的应用于风洞PIV附面层测量的平板模型装置，所述的平板模型材质为金属，上表面磨平、抛光。

所述的应用于风洞PIV附面层测量的平板模型装置，所述的光学石英玻璃选择在532nm波长透射率接近92%的品种，两面磨平、抛光，镜面反射率8%。

所述的应用于风洞PIV附面层测量的平板模型装置，所述的光学石英玻璃安装在平板模型上，光学石英玻璃与平板模型上表面平齐，接缝处使用橡皮泥光滑过度。

所述的应用于风洞PIV附面层测量的平板模型装置，所述的平板模型前、后缘有切角，切角角度为30°。

所述的应用于风洞PIV附面层测量的平板模型装置的测量方法，其具体步骤为：（1）将平板模型使用支架支撑于风洞中心，在相应的位置放置激光器、光学镜片组、CCD相机等；（2）开启风洞；（3）利用激光器发射的激光束经过镜片组后形成激光片光照射到平板模型装置上，对风洞中平板模型上部的激光片光区进行照相，对产生的图像进行分析，利用光学石英玻璃对532nm波长的光透射率接近92%、镜面反射率接近8％，使激光器发出532nm波长的光波无漫反射现象，很好地解决了壁面的光污染的问题；所述的平板模型利用前缘和后缘的切角，用于防止上表面气流受到平板前端面的影响；中间开槽，用于安装光学石英玻璃，光学石英玻璃纵向对称面为平板附面层测量剖面，利用光学石英玻璃对532nm波长的光透射率接近92%，将光学石英玻璃两面磨平、剖光，使光学石英玻璃对光线的反射率达到8%；光学石英玻璃安装在金属平板上，安装后平板模型上表面无台阶，光学石英玻璃与金属平板接缝处用橡皮泥光滑过度，为保证表面光洁度，待橡皮泥固化后对接缝抛光处理；平板模型使用支架支撑于风洞中心，使模型附面层测量剖面的流场品质最佳；如要测量湍流附面层，可在平板模型前缘粘贴转捩带或伴线，强制气流转捩。

本发明的有益效果：

1.本发明根据光线的透射和镜面反射原理解决了平板附面层PIV试验壁面附近的光污染问题，使风洞试验中平板附面层得以准确测量。

本发明的PIV附面层测量属于间接测量，干扰较小，且能一次性得到一个平面或一个体的数据，效率高。

本发明解决了附面层的测量问题，对了解层流和湍流附面层的流动机理起到至关重要的作用，能够为空气动力学的数值模拟提供物理模型。

附图说明：

附图1是本发明的结构俯视示意图。

附图2是本发明的结构剖视示意图。

附图3是本发明的结构剖视放大示意图。

具体实施方式：

实施例1：

一种应用于风洞PIV附面层测量的平板模型装置，其组成包括：平板模型1，所述的平板模型中间具有开槽，所述的平板模型开槽上安装有光学石英玻璃3，所述的平板模型下面具有模型支架2，所述的平板模型和光学石英玻璃的纵向对称面为PIV测量剖面4。

实施例2：

根据实施例1所述的应用于风洞PIV附面层测量的平板模型装置，所述的平板模型材质为金属，上表面磨平、抛光。

实施例3：

根据实施例1所述的应用于风洞PIV附面层测量的平板模型装置，所述的光学石英玻璃选择在532nm波长透射率接近92%的品种，两面磨平、抛光，镜面发射率8%。

实施例4：

根据实施例1所述的应用于风洞PIV附面层测量的平板模型装置，所述的光学石英玻璃安装在平板模型上，光学石英玻璃与平板模型上表面平齐，接缝处使用橡皮泥光滑过度。

实施例5：

根据实施例1所述的应用于风洞PIV附面层测量的平板模型装置，所述的平板模型前、后缘有切角，切角角度为30°。

实施例6：

根据实施例1或2或3或4或5所述的应用于风洞PIV附面层测量的平板模型装置的测量方法，其具体步骤为：（1）将平板模型使用支架支撑于风洞中心，在相应的位置放置激光器、光学镜片组、CCD相机等；（2）开启风洞；（3）利用激光器发射的激光束经过镜片组后形成激光片光照射到平板模型装置上，对风洞中平板模型上部的激光片光区进行照相，对产生的图像进行分析，利用光学石英玻璃对532nm波长的光透射率接近92%、镜面反射率接近8％，使激光器发出532nm波长的光波无漫反射现象，很好地解决了壁面的光污染的问题；所述的平板模型利用前缘和后缘的切角，用于防止上表面气流受到平板前端面的影响；中间开槽，用于安装光学石英玻璃，光学石英玻璃纵向对称面为平板附面层测量剖面，利用光学石英玻璃对532nm波长的光透射率接近92%，将光学石英玻璃两面磨平、剖光，使光学石英玻璃对光线的反射率达到8%；光学石英玻璃安装在金属平板上，安装后平板模型上表面无台阶，光学石英玻璃与金属平板接缝处用橡皮泥光滑过度，为保证表面光洁度，待橡皮泥固化后对接缝抛光处理；平板模型使用支架支撑于风洞中心，使模型附面层测量剖面的流场品质最佳；如要测量湍流附面层，可在平板模型前缘粘贴转捩带或伴线，强制气流转捩。

Claims (6)

1.一种应用于风洞PIV附面层测量的平板模型装置，其组成包括：平板模型，其特征是：所述的平板模型中间具有开槽，所述的平板模型开槽上安装有光学石英玻璃，所述的平板模型下面具有模型支架，所述的平板模型和光学石英玻璃的纵向对称面为PIV测量剖面。

2.根据权利要求1所述的应用于风洞PIV附面层测量的平板模型装置，其特征是：所述的平板模型材质为金属，上表面磨平、抛光。

3.根据权利要求1或2所述的应用于风洞PIV附面层测量的平板模型装置，其特征是：所述的光学石英玻璃选择在532nm波长透射率接近92%的品种，两面磨平、抛光，镜面反射率8%。

4.根据权利要求1或2或3所述的应用于风洞PIV附面层测量的平板模型装置，其特征是：所述的光学石英玻璃安装在平板模型上，光学石英玻璃与平板模型上表面平齐，接缝处使用橡皮泥光滑过渡。

5.根据权利要求1或2或3或4所述的应用于风洞PIV附面层测量的平板模型装置，其特征是：所述的平板模型前、后缘有切角，切角角度为30°。

6.一种利用权利要求1或2或3或4或5所述的应用于风洞PIV附面层测量的平板模型装置的测量方法，其特征是：（1）将平板模型使用支架支撑于风洞中心，在相应的位置放置激光器、光学镜片组、CCD相机等；（2）开启风洞；（3）利用激光器发射的激光束经过镜片组后形成激光片光照射到平板模型装置上，对风洞中平板模型上部的激光片光区进行照相，对产生的图像进行分析，利用光学石英玻璃对532nm波长的光透射率接近92%、镜面反射率接近8％，使激光器发出532nm波长的光波无漫反射现象，很好地解决了壁面的光污染的问题；所述的平板模型利用前缘和后缘的切角，用于防止上表面气流受到平板前端面的影响；中间开槽，用于安装光学石英玻璃，光学石英玻璃纵向对称面为平板附面层测量剖面，利用光学石英玻璃对532nm波长的光透射率接近92%，将光学石英玻璃两面磨平、剖光，使光学石英玻璃对光线的反射率达到8%；光学石英玻璃安装在金属平板上，安装后平板模型上表面无台阶，光学石英玻璃与金属平板接缝处用橡皮泥光滑过度，为保证表面光洁度，待橡皮泥固化后对接缝抛光处理； 平板模型使用支架支撑于风洞中心，使模型附面层测量剖面的流场品质最佳；如要测量湍流附面层，可在平板模型前缘粘贴转捩带或伴线，强制气流转捩。