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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王晓东
房代宝
叶昭良
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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

一种基于HSV模式的叶片表面流动可视化方法
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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