CN118088430A - 基于piv对轴向柱塞泵流场搅拌损失的测量方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及轴向柱塞泵技术领域，提供一种基于PIV对轴向柱塞泵流场搅拌损失的测量方法及装置，测量方法步骤为：将液体介质和示踪粒子加入到可视化测量腔体中，得到混合流体，通过计算机设置柱塞滑靴组件的往复运动参数，并控制其进行往复运动，利用CCD相机对往复运动过程进行记录，并对记录的结果进行处理，得到柱塞滑靴组件的速度矢量图。测量装置包括支撑组件、动力输出组件和测量腔体组件，支撑组件和动力输出组件的顶部连接，测量腔体组件和支撑组件的底部连接。本发明通过对轴向柱塞泵的柱塞滑靴组件的流场进行模拟，利用得到的速度矢量流线图表现的流线规整状态来判断流场状态，获得柱塞滑靴组件在往复运动搅拌流场的变化情况。
Description
技术领域
本发明涉及轴向柱塞泵技术领域，特别涉及一种基于PIV对轴向柱塞泵流场搅拌损失的测量方法及装置。
背景技术
激光粒子图像测速(PIV)是当前用于研究复杂流场的重要手段之一，其非接触性测量方式，高灵敏度和高时空分辨率以及高测试范围，能够直观的观察流体边界层发展，湍流种类，转捩点位置等重要信息，并据此调整反应器结构，入料浓度等参数以获得更好的反应产物。PIV测速的基本原理是在目标容器内加入荧光示踪粒子，并使用高速相机连续拍摄，对两次短时距拍摄的流体图像内对应粒子进行分析比对，便可获得多个目标区域内部示踪粒子的速度矢量与数量，以此参照得到反应器内相应区域的流体速度矢量。
轴向柱塞泵的功率损失可分为机械损失、体积损失和搅拌损失。体积损失和机械损失主要由间隙泄漏和摩擦副的摩擦引起。近年来，人们对轴向柱塞泵的体积损失和机械损失进行了广泛的研究，对搅拌损失的研究比较少。搅拌损失对航空航天高速轴向柱塞泵的性能影响很大，而现有的针对轴向柱塞泵搅拌损失流场变化规律的直接测量很少，多集中于设计模拟泵测试装置进而通过测量整泵内的扭矩值来间接反映搅拌损失的变化。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供一种基于PIV对轴向柱塞泵流场搅拌损失的测量方法及装置，利用PIV测量轴向柱塞泵的流场搅拌损失，通过计算机控制与电机连接的推杆的运动频率以及运动幅度，进而控制柱塞滑靴组件的运动速率和运动位移，来模拟轴向柱塞泵中流场搅拌损失，最终得到柱塞滑靴组件在往复运动中不同位置的速度矢量流线图，通过速度矢量流线图表现的流线规整状态来判断柱塞滑靴组件周围的流场状态，获得柱塞滑靴组件往复运动规律。
本发明提供一种基于PIV对轴向柱塞泵流场搅拌损失的测量方法，其包括以下步骤：
S1、依次将液体介质和示踪粒子加入到可视化测量腔体中，并利用搅拌器将示踪粒子和液体介质混合均匀，得到混合流体；
S2、调整激光器的位置和激光强度，从而在可视化测量腔体上获得片状激光，并使片状激光的位置和预拍摄位置重合，并在重合位置处添加标尺；
S3、根据步骤S2添加的标尺对CCD相机的位置进行尺寸标定，并分别调节激光器的频率和CCD相机的拍摄频率；
S4、设置测量腔体组件中柱塞滑靴组件的往复运动参数，并通过电机控制测量腔体组件中柱塞滑靴组件进行往复运动，其中测量腔体组件中柱塞滑靴组件的往复运动参数的设置，子步骤包括：
S41、根据实际工况下轴向柱塞泵中柱塞往复运动的搅拌流场与测量工况下测量腔体组件中柱塞滑靴组件往复运动的搅拌流场的相似性，得到流场关系表达式为：
；
其中，表示实际工况下轴向柱塞泵中油液介质的密度，/>表示测量腔体组件中液体介质的密度，/>表示实际工况下轴向柱塞泵中柱塞分布圆的半径，/>表示测量腔体组件中柱塞滑靴组件的柱塞分布圆的半径，/>表示实际工况下轴向柱塞泵中柱塞的往复运动的速度，/>表示测量腔体组件中柱塞滑靴组件的往复运动的速度，/>表示实际工况下轴向柱塞泵中油液介质的动力粘度，/>表示测量腔体组件中液体介质的动力粘度；
S42、根据步骤S41中搅拌流场的流场关系表达式，得到测量腔体组件中柱塞滑靴组件在往复运动过程的搅拌流场中长度比例系数、密度比例系数/>、粘度比例系数/>和速度比例系数/>的关系表达式为：
；
；
；
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S43、根据步骤S42得到的长度比例系数、密度比例系数/>、粘度比例系数/>和速度比例系数/>，得到测量腔体组件中柱塞滑靴组件往复运动的速度表达式为：
；
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其中，表示实际工况下轴向柱塞泵中柱塞的位移，/>表示实际工况下轴向柱塞泵的角速度，/>表示测量腔体组件中柱塞滑靴组件的角速度/>表示实际工况下轴向柱塞泵的转速，/>表示实际工况下轴向柱塞泵的斜盘倾角，/>表示实际工况下轴向柱塞泵中柱塞的运动时间，/>表示测量腔体组件中柱塞滑靴组件的往复运动时间，/>表示实际工况下柱塞的初始相位；
S44、根据步骤S43得到的测量腔体组件中柱塞滑靴组件的往复运动的速度表达式，积分可以得到柱塞滑靴组件的往复运动位移，进而可以作为往复运动参数通过电机控制测量腔体组件中柱塞滑靴组件进行往复运动，位移表达式具体为：
；
其中，表示测量腔体组件中柱塞滑靴组件的往复运动位移；
S5、利用CCD相机对步骤S4设置的测量腔体组件中柱塞滑靴组件的往复运动过程进行拍摄和记录，对拍摄得到的往复运动的数据结果进行处理，绘制柱塞滑靴组件运动到不同位置的速度矢量图，速度矢量图通过流速大小、流向的变化和是否存在涡流来表示柱塞滑靴组件在往复运动搅拌流场的变化情况，根据不同位置的速度矢量图得到柱塞滑靴组件往复运动搅拌流场的变化状态；速度矢量图中涡流范围越大搅拌损失越大，漩涡消失时搅拌损失最小；柱塞滑靴组件在上死点和下死点时的速度矢量图中的涡流范围最大，搅拌损失最大。
可优选的是，激光器的频率和CCD相机的拍摄频率相等。
可优选的是，预拍摄位置在柱塞滑靴组件的底部和可视化测量腔体的侧壁的交界处。
可优选的是，测量腔体组件中柱塞滑靴组件的往复运动参数包括往复运动位移和往复运动时间。
可优选的是，测量腔体组件中柱塞滑靴组件的往复运动时间的表达式为：
；
。
本发明的第二方面，提供一种应用前述基于PIV对轴向柱塞泵流场搅拌损失的测量方法的测量装置，其包括支撑组件、动力输出组件和测量腔体组件，支撑组件和动力输出组件的顶部连接，测量腔体组件和支撑组件的底部连接；
动力输出组件包括固定铰支座、电机、推杆和推杆接头，固定铰支座的第二端通过铰接销钉和电机的固定端连接，电机的输出端和推杆的顶部连接，推杆的底部和推杆接头的第一端连接，推杆接头的第二端和测量腔体组件中联轴体的顶部连接；
测量腔体组件包括联轴体、柱塞滑靴组件、可视化测量腔体、盖板和固定支架，联轴体的底部通过联轴体销钉和柱塞滑靴组件的第一端连接，柱塞滑靴组件的第二端穿过密封套的中部和可视化测量腔体的第一安装端连接，可视化测量腔体的第二安装端设有螺堵，可视化测量腔体的第三安装端通过密封橡胶垫和盖板的第一安装端连接，盖板的第二安装端和固定支架的第一固定端连接，固定支架的第二固定端通过固定支架垫片和支撑组件的底部平台的第二安装端连接。
可优选的是，支撑组件包括侧方立板和底部平台，侧方立板的第一端和底部平台的第一安装端连接，侧方立板的第二端和动力输出组件中固定铰支座的第一端连接。
本发明与现有技术相比，具有如下优点：
1.本发明基于PIV测量轴向柱塞泵的流场搅拌损失，对轴向柱塞泵内柱塞滑靴组件的流场进行模拟试验，并通过得到的速度矢量流线图表现出的流线规整状态来判断柱塞滑靴组件周围的流场状态，最终获得柱塞滑靴组件在往复运动搅拌流场的变化情况。
2.本发明通过计算机控制动力输出组件中与电机连接的推杆，进而使与推杆连接的推杆接头带动测量腔体组件内柱塞滑靴组件在可视化测量腔体的环形腔体结构内进行上下往复运动，从而模拟轴向柱塞泵的往复运动，获得轴向柱塞泵搅拌损失的流场状态。
3.本发明测量装置的测量腔体组件中的可视化测量腔体采取外方内圆的结构形式，从而不仅能够贴近轴向柱塞泵壳体简化后的流体域，而且方形的可视化测量腔体还能保证打光时的效果，有效的模拟和观测轴向柱塞泵内二维平面的流场状态。
附图说明
图1为本发明基于PIV对轴向柱塞泵流场搅拌损失的测量方法的整体流程图；
图2为本发明基于PIV对轴向柱塞泵流场搅拌损失的测量方法的详细流程图；
图3为本发明基于PIV对轴向柱塞泵流场搅拌损失的测量装置的整体结构图；
图4为本发明基于PIV对轴向柱塞泵流场搅拌损失的测量装置中动力输出组件的结构图；
图5为本发明基于PIV对轴向柱塞泵流场搅拌损失的测量装置中测量腔体组件的结构图；
图6为本发明基于PIV对轴向柱塞泵流场搅拌损失的测量装置的整体结构侧面图；
图7为本发明基于PIV对轴向柱塞泵流场搅拌损失的测量方法的***流程图；
图8a-8d为本发明基于PIV对轴向柱塞泵流场搅拌损失的测量方法的试验结果图。
主要附图标记：
1、支撑组件；11、侧方立板；12、底部平台；2、动力输出组件；21、顶部销钉；22、固定铰支座；23、铰接销钉；24、电机；25、推杆；26、推杆接头；3、测量腔体组件；31、联轴体；32、联轴体销钉；33、柱塞滑靴组件；34、密封套；35、可视化测量腔体；36、螺堵；37、密封橡胶垫；38、盖板；39、固定支架；310、固定支架垫片；4、激光器；5、计算机；6、CCD相机。
具体实施方式
为详尽本发明之技术内容、结构特征、所达成目的及功效，以下将结合说明书附图进行详细说明。
基于PIV对轴向柱塞泵流场搅拌损失的测量方法，如图1和图2所示，具体实施步骤如下：
S1、依次将液体介质和示踪粒子加入到可视化测量腔体35的环形空腔结构中，接着利用搅拌器进行搅拌，并从可视化测量腔体35的环形空腔结构中的不同位置采集样本，通过显微镜观察示踪粒子的分布情况，示踪粒子呈现均匀分布时，得到混合流体。
S2、调整激光器4的位置和激光强度，得到位于测量腔体组件3中可视化测量腔体35的片状激光，并使片状激光位置和预拍摄位置重合，在重合位置处添加标尺，并关闭激光器4。在本发明的一个优选实施例中，预拍摄位置在柱塞滑靴组件33的底部和可视化测量腔体35的侧壁的交界处。
S3、根据步骤S2得到的标尺对CCD相机6的位置进行尺寸标定，标定结束后，撤走标尺避免干扰拍摄，重新打开激光器4，分别调节激光器4的频率和CCD相机6的拍摄频率，具体而言，激光器4的频率和CCD相机6的拍摄频率相等，CCD相机为电荷耦合器件相机。
S4、通过计算机5设置测量腔体组件3中柱塞滑靴组件33的往复运动参数，并控制与电机24连接的柱塞滑靴组件33进行往复运动，其中测量腔体组件3中柱塞滑靴组件33的往复运动参数的设置子步骤包括：
S41、根据实际工况下轴向柱塞泵中柱塞往复运动的搅拌流场与测量工况下测量腔体组件3中柱塞滑靴组件33往复运动的搅拌流场的相似性，得到两者的流场关系表达式为：
；
其中，表示实际工况下轴向柱塞泵中油液介质的密度，/>表示测量腔体组件3中液体介质的密度，/>表示实际工况下轴向柱塞泵中柱塞分布圆的半径，/>表示测量腔体组件3中柱塞滑靴组件33的柱塞分布圆半径，/>表示实际工况下轴向柱塞泵中柱塞往复运动的速度，/>表示测量腔体组件3中柱塞滑靴组件33的往复运动速度，/>表示实际工况下轴向柱塞泵中油液介质的动力粘度，/>表示测量腔体组件3中液体介质的动力粘度。
S42、根据步骤S41中搅拌流场的流场关系表达式，得到柱塞滑靴组件33在往复运动过程的搅拌流场中长度比例系数、密度比例系数/>、粘度比例系数/>和速度比例系数/>的关系表达式为：
；
；
；
。
S43、根据步骤S42得到的长度比例系数、密度比例系数/>、粘度比例系数/>和速度比例系数/>，得到测量腔体组件3中柱塞滑靴组件33在往复运动中的速度表达式为：
；
；
；
；
；
其中，表示实际工况下轴向柱塞泵中柱塞的位移，/>表示实际工况下轴向柱塞泵的角速度，/>表示测量腔体组件3中柱塞滑靴组件33的角速度，/>表示实际工况下轴向柱塞泵的转速，/>表示实际工况下轴向柱塞泵的斜盘倾角，斜盘倾角为斜盘表面相对于缸体平面上的倾斜角，/>表示实际工况下轴向柱塞泵中柱塞的运动时间，/>表示测量腔体组件3中柱塞滑靴组件33的往复运动时间，/>表示实际工况下柱塞的初始相位，与柱塞排布位置有关。
S44、根据步骤S43得到的测量腔体组件中柱塞滑靴组件的往复运动的速度表达式，积分可以得到柱塞滑靴组件的往复运动位移，进而可以作为往复运动参数通过电机控制测量腔体组件中柱塞滑靴组件进行往复运动，位移表达式具体为：
；
其中，表示测量腔体组件3中柱塞滑靴组件33的往复运动位移。
具体而言，柱塞滑靴组件33的往复运动参数，包括往复运动位移和往复运动时间。进一步的，柱塞滑靴组件33的往复运动时间的表达式为：
；
。
S5、利用CCD相机6对步骤S4设置的测量腔体组件3中柱塞滑靴组件33的往复运动过程进行拍摄和记录，然后对拍摄得到的往复运动的数据结果进行处理，绘制柱塞滑靴组件33运动到不同位置的速度矢量图，速度矢量图通过流速大小、流向的变化和是否存在涡流来表示柱塞滑靴组件33在往复运动搅拌流场的变化情况。根据不同位置的速度矢量图得到柱塞滑靴组件往复运动搅拌流场的变化状态；速度矢量图中涡流范围越大搅拌损失越大，漩涡消失时搅拌损失最小；柱塞滑靴组件在上死点和下死点时的速度矢量图中的涡流范围最大，因此搅拌损失最大。
基于PIV对轴向柱塞泵流场搅拌损失的测量装置，如图3所示，包括支撑组件1、动力输出组件2和测量腔体组件3，支撑组件1和动力输出组件2的顶部连接，测量腔体组件3和支撑组件1的底部连接。
支撑组件1，包括侧方立板11和底部平台12，侧方立板11的第一端通过焊接和底部平台12的第一安装端连接，侧方立板11的第二端和动力输出组件2中顶部销钉21的第一固定端连接。
动力输出组件2，如图4所示，包括顶部销钉21、固定铰支座22、铰接销钉23、电机24、推杆25和推杆接头26，推杆25的顶部为方形，底部为圆形，且推杆25的直径大于推杆接头26，实现上方动力向下传递。顶部销钉21的第二固定端和固定铰支座22的第一端连接，固定铰支座22的第二端通过铰接销钉23和电机24的固定端连接，电机24的输出端和推杆25的顶部连接，推杆25的底部和推杆接头26的第一端连接，推杆接头26的第二端和测量腔体组件3中联轴体31的顶部连接。
测量腔体组件3，如图5和图6所示，包括联轴体31、联轴体销钉32、柱塞滑靴组件33、密封套34、可视化测量腔体35、螺堵36、密封橡胶垫37、盖板38、固定支架39和固定支架垫片310，联轴体31和柱塞滑靴组件33上均留有供联轴体销钉32穿过的通孔，且通孔与联轴体销钉32为间隙配合。柱塞滑靴组件33、密封套34、可视化测量腔体35、螺堵36和盖板38均为有机玻璃材质，密封套34、可视化测量腔体35、螺堵36和盖板38均为透明结构，柱塞滑靴组件33的表面进行遮光处理，通过采用遮光涂料涂敷的方式，防止柱塞滑靴组件33折射光源。可视化测量腔体35的内部为环形腔体结构，外部整体为方形，腔体内装有所需测试的液体和示踪粒子。盖板38与可视化测量腔体35之间装有密封橡胶垫37，柱塞滑靴组件33与可视化测量腔体35之间装有密封结构，防止漏液。
联轴体31的底部通过联轴体销钉32和柱塞滑靴组件33的第一端连接，柱塞滑靴组件33的第二端穿过密封套34的中部和可视化测量腔体35的第一安装端连接，可视化测量腔体35的第二安装端设有螺堵36，螺堵36与可视化测量腔体35之间均装有密封垫片，防止漏液。可视化测量腔体35的第三安装端通过密封橡胶垫37和盖板38的第一安装端连接，盖板38的第二安装端和固定支架39的第一固定端连接，固定支架39的第二固定端通过固定支架垫片310和底部平台12的第二安装端连接。
如图7所示，测量装置、激光器4、计算机5和CCD相机6组成测量***，激光器4位于测试装置的上方，动力输出组件2通过计算机5控制运动，CCD相机6正对于测量腔体组件3的待拍摄位置；测量***的测量结果可以展示柱塞滑靴组件33周围流场的规整状态，进而得到柱塞滑靴组件33在往复运动搅拌流场的变化情况。
以下结合实施例对本发明一种基于PIV对轴向柱塞泵流场搅拌损失的测量方法及装置做进一步描述：
在使用本发明进行基于PIV测量轴向柱塞泵流场搅拌损失时，要保证测量装置、激光器4、计算机5和CCD相机6安装完好、布局合理并顺畅运行。
本实施例中测量装置的液体介质为水，测量装置相较于实际的柱塞放大5倍，并将测量装置的水与实际轴向柱塞泵内15号液压油比较，此时实际轴向柱塞泵的斜盘倾角为9°，柱塞的初始相位/>为4.71°，转速/>为12000r/min。本发明测量方法在本实施例中的具体操作步骤为：
S1、依次将水和示踪粒子加入到可视化测量腔体35的环形空腔结构中，接着利用搅拌器将水和示踪粒子进行搅拌，并从可视化测量腔体35的环形空腔结构中的不同位置采集样本，通过显微镜观察示踪粒子的分布情况，示踪粒子呈现均匀分布时，得到混合流体。
S2、调整激光器4的位置和激光强度，得到位于测量腔体组件3中可视化测量腔体35的片状激光，并使片状激光位置和预拍摄位置重合，在重合位置处添加标尺，并关闭激光器4。
S3、根据步骤S2得到的标尺对CCD相机6的位置进行尺寸标定，标定结束后，撤走标尺避免干扰拍摄，并打开激光器4，调节激光器4的频率和CCD相机6的拍摄频率均为15Hz。
S4、通过计算机5设置测量腔体组件3中柱塞滑靴组件33的往复运动参数，并控制与电机24连接的柱塞滑靴组件33进行往复运动，其中测量腔体组件3中柱塞滑靴组件33的往复运动参数的设置，子步骤包括：
S41、根据实际工况下轴向柱塞泵中柱塞往复运动的搅拌流场与测量工况下测量腔体组件3中柱塞滑靴组件33往复运动的搅拌流场的相似性，得到两者的流场关系表达式为：
；
其中，表示实际工况下轴向柱塞泵中油液介质的密度，本实施例中实际轴向柱塞泵内的油液为15号液压油，/>为890 kg/m³；/>表示测量腔体组件3中液体介质的密度，本实施例中测量装置的液体介质为水，/>为1000kg/m³；/>表示实际工况下轴向柱塞泵中柱塞分布圆的半径，本实施例中/>为0.02m；/>表示测量腔体组件3中柱塞滑靴组件33的柱塞分布圆半径，本实施例中/>为0.1m；/>表示实际工况下轴向柱塞泵中柱塞往复运动的速度，/>表示测量腔体组件3中柱塞滑靴组件33的往复运动速度，/>表示实际工况下轴向柱塞泵中油液介质的动力粘度，本实施例中15号液压油的动力粘度/>为0.0391 Pa·s；/>表示测量腔体组件3中液体介质的动力粘度，本实施例中水的动力粘度/>为0.001005Pa·s。
S42、根据步骤S41中搅拌流场的流场关系表达式，得到柱塞滑靴组件33在往复运动过程的搅拌流场中长度比例系数、密度比例系数/>、粘度比例系数/>和速度比例系数/>的关系表达式为：
；
；
；
。
S43、根据步骤S42得到的长度比例系数、密度比例系数/>、粘度比例系数/>和速度比例系数/>，得到测量腔体组件3中柱塞滑靴组件33在往复运动中的速度表达式为：
；
；
；
；
。
其中，表示实际工况下轴向柱塞泵中柱塞的位移，/>表示实际工况下轴向柱塞泵的角速度，/>表示测量腔体组件3中柱塞滑靴组件33的角速度，/>表示实际工况下轴向柱塞泵中柱塞的运动时间，/>表示测量腔体组件3中柱塞滑靴组件33的往复运动时间。
S44、根据步骤S43得到的测量腔体组件3中柱塞滑靴组件33的往复运动的速度表达式，积分可以得到柱塞滑靴组件33的往复运动位移，进而可以作为往复运动参数通过电机24控制测量腔体组件3中柱塞滑靴组件33进行往复运动，位移表达式具体为：
；
其中，表示测量腔体组件3中柱塞滑靴组件33的往复运动位移。
进一步的，柱塞滑靴组件33的往复运动时间的表达式为：
；
。
S5、利用CCD相机6对步骤S4设置的测量腔体组件3中柱塞滑靴组件33的往复运动过程进行拍摄和记录，然后对拍摄得到的往复运动的数据结果进行处理，绘制柱塞滑靴组件33运动到不同位置的速度矢量图，如图7所示。通过流速大小、流向的变化和是否存在涡流来表示柱塞滑靴组件33在往复运动搅拌流场的变化情况，根据不同位置的速度矢量图得到柱塞滑靴组件往复运动搅拌流场的变化状态；速度矢量图中涡流范围越大搅拌损失越大，漩涡消失时搅拌损失最小；柱塞滑靴组件在上死点和下死点时的速度矢量图中的涡流范围最大，因此搅拌损失最大，如图8a-8d所示。
图8a-8d展示出使用基于PIV对轴向柱塞泵流场搅拌损失的测量装置进行试验拍摄后的结果。柱塞滑靴组件33在往复运动全行程的上死点、下死点和中点位置分别对应轴向柱塞泵中柱塞外伸缸体长度最大位置、长度最小位置以及长度中间位置。具体地，图8a为柱塞滑靴组件33在上死点位置时的速度矢量图，此时存在涡流现象。图8b为柱塞滑靴组件33从上死点位置向下移动时的速度矢量图，涡流范围趋于缩小，涡流现象基本消失，流线再次规整化。图8c为柱塞滑靴组件33运动到下死点位置时的速度矢量图，出现了明显的涡流现象，涡流现象带来压差阻力的巨大增幅。图8d为柱塞滑靴组件33运动从下死点位置向上移动一段距离的速度矢量图。此流场中漩涡基本消失，组件已经移动出涡流易形成区，流线基本规整化。本测量方法可以对轴向柱塞泵中柱塞滑靴组件33的流场进行模拟试验，得到的结果为速度矢量流线图，更能直观的反映流场状态，得到柱塞滑靴组件33在往复运动搅拌流场的变化情况。
以上的实施例仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。
Claims (7)
1.一种基于PIV对轴向柱塞泵流场搅拌损失的测量方法，其特征在于，其包括以下步骤：
S1、依次将液体介质和示踪粒子加入到可视化测量腔体中，并利用搅拌器将示踪粒子和液体介质混合均匀，得到混合流体；
S2、调整激光器的位置和激光强度，从而在可视化测量腔体上获得片状激光，并使片状激光的位置和预拍摄位置重合，并在重合位置处添加标尺；
S3、根据步骤S2添加的标尺对CCD相机的位置进行尺寸标定，并分别调节激光器的频率和CCD相机的拍摄频率；
S4、设置测量腔体组件中柱塞滑靴组件的往复运动参数，并通过电机控制测量腔体组件中柱塞滑靴组件进行往复运动，其中测量腔体组件中柱塞滑靴组件的往复运动参数的设置，子步骤包括：
S41、根据实际工况下轴向柱塞泵中柱塞往复运动的搅拌流场与测量工况下测量腔体组件中柱塞滑靴组件往复运动的搅拌流场的相似性，得到流场关系表达式为：
；
其中，表示实际工况下轴向柱塞泵中油液介质的密度，/>表示测量腔体组件中液体介质的密度，/>表示实际工况下轴向柱塞泵中柱塞分布圆的半径，/>表示测量腔体组件中柱塞滑靴组件的柱塞分布圆的半径，/>表示实际工况下轴向柱塞泵中柱塞的往复运动的速度，/>表示测量腔体组件中柱塞滑靴组件的往复运动的速度，/>表示实际工况下轴向柱塞泵中油液介质的动力粘度，/>表示测量腔体组件中液体介质的动力粘度；
S42、根据步骤S41中搅拌流场的流场关系表达式，得到测量腔体组件中柱塞滑靴组件在往复运动过程的搅拌流场中长度比例系数、密度比例系数/>、粘度比例系数/>和速度比例系数/>的关系表达式为：
；
；
；
；
S43、根据步骤S42得到的长度比例系数、密度比例系数/>、粘度比例系数/>和速度比例系数/>，得到测量腔体组件中柱塞滑靴组件往复运动的速度表达式为：
；
；
；
；
；
其中，表示实际工况下轴向柱塞泵中柱塞的位移，/>表示实际工况下轴向柱塞泵的角速度，/>表示测量腔体组件中柱塞滑靴组件的角速度，/>表示实际工况下轴向柱塞泵的转速，/>表示实际工况下轴向柱塞泵的斜盘倾角，/>表示实际工况下轴向柱塞泵中柱塞的运动时间，/>表示测量腔体组件中柱塞滑靴组件的往复运动时间，/>表示实际工况下柱塞的初始相位；
S44、根据步骤S43得到的测量腔体组件中柱塞滑靴组件的往复运动的速度表达式，积分可以得到柱塞滑靴组件的往复运动位移，进而可以作为往复运动参数通过电机控制测量腔体组件中柱塞滑靴组件进行往复运动，位移表达式具体为：
；
其中，表示测量腔体组件中柱塞滑靴组件的往复运动位移；
S5、利用CCD相机对步骤S4设置的测量腔体组件中柱塞滑靴组件的往复运动过程进行拍摄和记录，对拍摄得到的往复运动的数据结果进行处理，绘制柱塞滑靴组件运动到不同位置的速度矢量图，速度矢量图通过流速大小、流向的变化和是否存在涡流来表示柱塞滑靴组件在往复运动搅拌流场的变化情况，根据不同位置的速度矢量图得到柱塞滑靴组件往复运动搅拌流场的变化状态；速度矢量图中涡流范围越大搅拌损失越大，漩涡消失时搅拌损失最小；柱塞滑靴组件在上死点和下死点时的速度矢量图中的涡流范围最大，搅拌损失最大。
2.根据权利要求1所述的基于PIV对轴向柱塞泵流场搅拌损失的测量方法，其特征在于，激光器的频率和CCD相机的拍摄频率相等。
3.根据权利要求1所述的基于PIV对轴向柱塞泵流场搅拌损失的测量方法，其特征在于，预拍摄位置在柱塞滑靴组件的底部和可视化测量腔体的侧壁的交界处。
4.根据权利要求1所述的基于PIV对轴向柱塞泵流场搅拌损失的测量方法，其特征在于，测量腔体组件中柱塞滑靴组件的往复运动参数包括往复运动位移和往复运动时间。
5.根据权利要求4所述的基于PIV对轴向柱塞泵流场搅拌损失的测量方法，其特征在于，测量腔体组件中柱塞滑靴组件的往复运动时间的表达式为：
；
。
6.一种应用权利要求1-5任一项所述的基于PIV对轴向柱塞泵流场搅拌损失的测量方法的测量装置，其特征在于，其包括支撑组件、动力输出组件和测量腔体组件，支撑组件和动力输出组件的顶部连接，测量腔体组件和支撑组件的底部连接；
动力输出组件包括固定铰支座、电机、推杆和推杆接头，固定铰支座的第二端通过铰接销钉和电机的固定端连接，电机的输出端和推杆的顶部连接，推杆的底部和推杆接头的第一端连接，推杆接头的第二端和测量腔体组件中联轴体的顶部连接；
测量腔体组件包括联轴体、柱塞滑靴组件、可视化测量腔体、盖板和固定支架，联轴体的底部通过联轴体销钉和柱塞滑靴组件的第一端连接，柱塞滑靴组件的第二端穿过密封套的中部和可视化测量腔体的第一安装端连接，可视化测量腔体的第二安装端设有螺堵，可视化测量腔体的第三安装端通过密封橡胶垫和盖板的第一安装端连接，盖板的第二安装端和固定支架的第一固定端连接，固定支架的第二固定端通过固定支架垫片和支撑组件的底部平台的第二安装端连接。
7.根据权利要求6所述的测量装置，其特征在于，支撑组件包括侧方立板和底部平台，侧方立板的第一端和底部平台的第一安装端连接，侧方立板的第二端和动力输出组件中固定铰支座的第一端连接。
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