CN111175007A - 一种基于hsv模式的叶片表面流动可视化方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于风力发电实验技术领域,尤其涉及一种基于HSV模式的叶片表面流动可视化方法,包括:步骤1,将红色丝线均匀粘贴于叶片的吸力面;步骤2,用相机对运行中的叶片进行多角度拍照;步骤3,采用HSV模式对照片颜色进行检测,实现对丝线的自动识别;步骤4,筛选合格的照片进行统计分析,实现叶片表面流场可视化。本发明可以非常直观的观察到丝线在叶片表面的摆动角度,反映了叶片表面了流动情况。采用HSV模式可以根据叶片表面丝线的摆动角度,进行概率分布统计,给出流动分离区间,且打印云图显示,以实现风电场外场流场可视化的实验。
Description
技术领域
本发明属于风力发电实验技术领域,尤其涉及一种基于HSV模式的叶片表面流动可视化方法。
背景技术
风能是一种清洁的可再生资源,因此,风力发电技术近几年来在我国得到了快速发展。风洞实验作为风力机研究的主要技术手段,以其研究的准确性受到一致认可。在风洞实验中,流场可视化的优点和重要性日益突出。
油膜法、丝线法是两种可靠的流动显示技术,其中油膜法采用具有一定粘度的油脂,均匀涂抹在试验模型表面。进行吹风实验时,在空气的摩擦下,油膜的分布会发生一定变化,显示出类似近壁面摩擦力线的迹线。但是油膜法有以下局限性:油膜法多用于小型平面叶栅的风洞实验;由于风力机叶片较长,叶片旋转的线速度相差很大。不同风轮半径处的油膜的离心力相差也较大。因此,油膜的粘度、厚度不易控制。另外,由于叶片较长,进行油膜涂抹的作业时间较长,导致不同叶展位置的油膜的粘度发生变化,引起实验误差。另外,油膜法一次只能测量风速固定的情况。因此,油膜法不适合外场实验。丝线示踪法是目前外场实验可用的一种叶片表面流动显示技术。丝线法即在叶片表面按照一定排列方式,粘贴一定数量的丝线。在叶片表面附近流体的作用下,丝线发生一定方向的偏转。经过一定时间的吹风,丝线的位置相对固定,丝线的方向即显示出流动的当地速度方向。
当前,通过拍照与其他图像处理方法,可以获得叶片表面的流动的拓扑结构。丝线法不受叶片的几何长度、风速的变化等因素影响。但是,目前传统的丝线实验方案并没有掌握通过丝线将流场可视化的技术,无法通过丝线准确的直观显示叶片表面流场的信息,考虑到实际流动的非定常效应,丝线呈现一定角度范围内摆动,需对丝线角度进行概率平均,得到当地丝线平均偏移主流方向的角度,并通过一定的转捩或分离标准,从而判断当地流动是否发生转捩或分离。
发明内容
针对上述问题,本发明提出了一种基于HSV模式的叶片表面流动可视化方法,包括:
步骤1,将红色丝线均匀粘贴于叶片的吸力面;
步骤2,用相机对运行中的叶片进行多角度拍照;
步骤3,采用HSV模式对照片颜色进行检测,实现对丝线的自动识别;
步骤4,筛选合格的照片进行统计分析,实现叶片表面流场可视化。
所述红色丝线的直径0.4cm,长度4cm。
所述相机采用工业相机,布置于距离机组50米以外的地面,镜头对准叶片吸立面。
所述步骤3还包括:根据照片创建时间,自动查询运行工况记录,根据风速区间,自动对照片进行归档;对照片进行自动旋转操作,将照片旋转至统一角度。
所述步骤4还包括:提取红色像素,实现对丝线的自动识别,根据识别率对照片进行筛选,剔除不合格照片;根据筛选合格的照片进行统计分析,根据概率分布给出流动分离区间,以云图显示。
本发明的有益效果:
叶片表面粘贴红色丝线,通过工业相机拍摄获得的照片,可以非常直观的观察到丝线在叶片表面的摆动角度,反映了叶片表面了流动情况。
采用HSV模式可以根据叶片表面丝线的摆动角度,进行概率分布统计,给出流动分离区间,且打印云图显示,以实现风电场外场流场可视化的实验。
附图说明
图1为本发明的基于HSV模式的叶片表面流动可视化方法流程图。
图2为在风力机叶片表面粘贴丝线的示意图。
图3为识别后的效果图。
图4为最终呈现的云图效果图。
具体实施方式
下面结合附图,对优选实施例作详细说明。
本发明提出了一种基于HSV模式的叶片表面流动可视化方法,包括:
步骤1,将红色丝线均匀粘贴于叶片的吸力面;
步骤2,用相机对运行中的叶片进行多角度拍照;
步骤3,采用HSV模式对照片颜色进行检测,实现对丝线的自动识别;
步骤4,筛选合格的照片进行统计分析,实现叶片表面流场可视化。
所述红色丝线的直径0.4cm,长度4cm。
所述相机采用工业相机,布置于距离机组50米以外的地面,镜头对准叶片吸立面。
所述步骤3还包括:根据照片创建时间,自动查询运行工况记录,根据风速区间,自动对照片进行归档;对照片进行自动旋转操作,将照片旋转至统一角度。
所述步骤4还包括:提取红色像素,实现对丝线的自动识别,根据识别率对照片进行筛选,剔除不合格照片;根据筛选合格的照片进行统计分析,根据概率分布给出流动分离区间,以云图显示。
附图1为实验方法流程图。附图2是在风力机叶片表面粘贴丝线的示意图,按照一定排布粘贴完丝线后,在距离塔架约50m处的地面布置相机,相机对准风力机叶片吸立面,在风机运行情况下进行拍摄照片。
将拍摄好的照片,运用编写好的基于HSV模式的程序进行处理,即可识别丝线,识别情况如附图3所示。
对照片进行批量自动识别,根据识别率对照片进行筛选,设置一个丝线最大数的选项,当图片的丝线识别的数量小于丝线最大数的90%,则认为是不合格,并剔除出去,不参与概率统计。剔除不合格照片。根据筛选合格的照片进行统计分析,根据概率分布给出流动分离区间,以云图显示,效果如附图4所示。
实施例仅为本发明较佳的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到的变化或替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此,本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
Claims (5)
1.一种基于HSV模式的叶片表面流动可视化方法,其特征在于,包括:
步骤1,将红色丝线均匀粘贴于叶片的吸力面;
步骤2,用相机对运行中的叶片进行多角度拍照;
步骤3,采用HSV模式对照片颜色进行检测,实现对丝线的自动识别;
步骤4,筛选合格的照片进行统计分析,实现叶片表面流场可视化。
2.根据权利要求1所述基于HSV模式的叶片表面流动可视化方法,其特征在于,所述红色丝线的直径0.4cm,长度4cm。
3.根据权利要求1所述基于HSV模式的叶片表面流动可视化方法,其特征在于,所述相机采用工业相机,布置于距离机组50米以外的地面,镜头对准叶片吸立面。
4.根据权利要求1所述基于HSV模式的叶片表面流动可视化方法,其特征在于,所述步骤3还包括:根据照片创建时间,自动查询运行工况记录,根据风速区间,自动对照片进行归档;对照片进行自动旋转操作,将照片旋转至统一角度。
5.根据权利要求1所述基于HSV模式的叶片表面流动可视化方法,其特征在于,所述步骤4还包括:提取红色像素,实现对丝线的自动识别,根据识别率对照片进行筛选,剔除不合格照片;根据筛选合格的照片进行统计分析,根据概率分布给出流动分离区间,以云图显示。
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