CN104458192A - 风洞流场漩涡运动频率测量系统及其测量方法 - Google Patents

风洞流场漩涡运动频率测量系统及其测量方法 Download PDF

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刘国政
多勐
李周复
张伟
明强
唐敏中
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Abstract

一种风洞试验漩涡运动频率测量系统及其测量方法，系统包括飞行器模型、激光片光系统、示踪粒子产生与投放系统，帧频500帧/秒以上、等帧频摄录的高帧频摄像机，光片光系统照亮飞行器模型待测量区域，使用帧频500帧/秒以上和等帧频摄录的高帧频摄像机，记录动态非定常漩涡运动图像。测量方法包括显示待测漩涡运动，摄录待测漩涡运动图像，将录像按照时间序列转换成单帧图像并记录每帧图像对应的时间，计算每帧图像中待测漩涡涡核离飞行器模型表面的高度位置，通过对高度随时间变化的曲线的快速傅里叶变换获得待测漩涡运动频率；本系统及方法能够实现飞行器模型漩涡运动频率的测量，方法简单，结果准确。

Description

风洞流场漩涡运动频率测量系统及其测量方法
技术领域
本发明属于实验空气动力学领域，涉及一种风洞试验漩涡运动频率测量系统及其测量方法。
背景技术
如图1所示，介绍了一种漩涡运动频率测量系统及方法：漩涡图像经透镜成像在暗盒底板的小孔上，光电管置于小孔处；当漩涡运动时，光电管感受光强变化并输出对应的电压信号；对采集的信号进行频谱分析即可获得漩涡运动频率。
该方法需要预先在暗盒底板上漩涡图像成像位置开设小孔、并将光电管放置在小孔处；漩涡图像成像位置很难确定、而且会随着模型状态的变化而变化，因此该系统操作复杂；漩涡图像光强受背景光、示踪粒子浓度等因素的影响而发生变化，会影响测量精度。传统片光流动显示系统用照相机以单帧形式记录待测区域的流动图像。
发明内容
基于以上不足之处，本发明提供一种风洞试验漩涡运动频率测量系统及其测量方法。
本发明所采用的技术如下：一种风洞试验漩涡运动频率测量系统，包括飞行器模型、激光片光系统、示踪粒子产生与投放系统，本系统还包括帧频500帧/秒以上、等帧频摄录的高帧频摄像机，激光片光系统安装在飞行器模型上方，示踪粒子产生与投放系统安装在飞行器模型前方，激光片光系统照亮飞行器模型待测量区域，示踪粒子产生与投放系统在该区域内布撒粒子；使用帧频500帧/秒以上、等帧频摄录的高帧频摄像机，记录动态非定常漩涡运动图像。
本发明还具有如下技术特征：采用如上述的一种风洞试验漩涡运动频率测量系统，得出的一种漩涡运动频率测量方法，步骤如下：
步骤一：采用激光片光流动显示试验的方法显示待测漩涡运动；
步骤二：用高帧频摄像机摄录待测漩涡运动图像；
步骤三：将录像按照时间序列转换成单帧图像并记录每帧图像对应的时间；
步骤四：计算每帧图像中待测漩涡涡核离飞行器模型表面的高度位置；
步骤五：通过对高度随时间变化的曲线的快速傅里叶变换获得待测漩涡运动频率。
本发明结构简单，操作方便、测量结果更加准确。
附图说明
图1原有的漩涡运动频率测量方法；
图2漩涡运动频率测量系统；
图3漩涡运动频率测量步骤；
其中1、风洞，2、飞行器模型，3、激光片光系统，4、示踪粒子产生与投放系统、5、高帧频摄像机。
具体实施方式
实施例1
如图2所示，一种风洞试验漩涡运动频率测量系统，包括飞行器模型、激光片光系统、示踪粒子产生与投放系统，本系统还包括帧频500帧/秒以上、等帧频摄录的高帧频摄像机，激光片光系统安装在飞行器模型上方，示踪粒子产生与投放系统安装在飞行器模型前方，激光片光系统照亮飞行器模型待测量区域，示踪粒子产生与投放系统在该区域内布撒粒子；使用的是帧频500帧/秒以上、等帧频摄录的高帧频摄像机，记录动态非定常漩涡运动图像。500帧/秒以上的帧频是为了获取足够的漩涡运动信息，等帧频摄录是为了使得获取的图像和时间序列一致。本发明仅需要调焦，因此更为简单、操作方便。
实施例2
如图3所示，一种风洞试验漩涡运动频率测量系统，得出的一种漩涡运动频率测量方法，步骤如下：
步骤一：采用激光片光流动显示试验的方法显示待测漩涡运动；
步骤二：用高帧频摄像机摄录待测漩涡运动图像；
步骤三：将录像按照时间序列转换成单帧图像并记录每帧图像对应的时间；
步骤四：计算每帧图像中待测漩涡涡核离飞行器模型表面的高度位置；
步骤五：通过对高度(步骤四获得)随时间(步骤三获得)变化的曲线的快速傅里叶变换(FFT)获得待测漩涡运动频率。
本发明能够实现飞行器模型漩涡运动频率的测量，系统记录的是漩涡运动的图像；因此本发明的测量结果更准确。

Claims (2)

1.一种风洞试验漩涡运动频率测量系统，包括飞行器模型、激光片光系统、示踪粒子产生与投放系统，其特征在于还包括帧频500帧/秒以上、等帧频摄录的高帧频摄像机，激光片光系统安装在飞行器模型上方，示踪粒子产生与投放系统安装在飞行器模型前方，激光片光系统照亮飞行器模型待测量区域，示踪粒子产生与投放系统在该区域内布撒粒子；使用帧频500帧/秒以上、等帧频摄录的高帧频摄像机，记录动态非定常漩涡运动图像。
2.采用权利要求1所述的一种风洞试验漩涡运动频率测量系统，得出的一种漩涡运动频率测量方法，其特征在于，步骤如下：
步骤一：采用激光片光流动显示试验的方法显示待测漩涡运动；
步骤二：用高帧频摄像机摄录待测漩涡运动图像；
步骤三：将录像按照时间序列转换成单帧图像并记录每帧图像对应的时间；
步骤四：计算每帧图像中待测漩涡涡核离飞行器模型表面的高度位置；
步骤五：通过对高度随时间变化的曲线的快速傅里叶变换获得待测漩涡运动频率。
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