CN108519211B - 风洞风场探测系统及方法 - Google Patents
风洞风场探测系统及方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN108519211B CN108519211B CN201810331308.2A CN201810331308A CN108519211B CN 108519211 B CN108519211 B CN 108519211B CN 201810331308 A CN201810331308 A CN 201810331308A CN 108519211 B CN108519211 B CN 108519211B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- wind
- tunnel
- laser radar
- wind pressure
- anemometry laser
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000005259 measurement Methods 0.000 title claims abstract description 18
- 238000000034 method Methods 0.000 title abstract description 8
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims abstract description 7
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims abstract description 3
- 238000009530 blood pressure measurement Methods 0.000 claims description 13
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 7
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims description 4
- 230000001427 coherent effect Effects 0.000 claims description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 3
- 239000000443 aerosol Substances 0.000 claims 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 abstract description 9
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000009435 building construction Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012827 research and development Methods 0.000 description 1
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 238000009423 ventilation Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01M9/00—Aerodynamic testing; Arrangements in or on wind tunnels
- G01M9/06—Measuring arrangements specially adapted for aerodynamic testing
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Aerodynamic Tests, Hydrodynamic Tests, Wind Tunnels, And Water Tanks (AREA)
Abstract
本发明公开了一种风洞风场探测系统及方法，属于风洞实验领域，该探测系统包括预埋在风洞底部且位于风洞内模型安装位的迎风一侧前方的测风激光雷达，所述测风激光雷达发射出的激光波束竖直向上穿过设置在风洞底部的透明窗口，并扫描得到风洞风场的轴向风速。本发明实用性强，能够有效、准确的测量风洞的风场参数，利于风洞实验。
Description
技术领域
本发明属于风洞实验技术领域，具体涉及一种风洞风场探测系统及方法。
背景技术
风洞实验是飞行器研制工作中的一个不可缺少的组成部分。它不仅在航空和航天工程的 研究和发展中起着重要作用，随着工业空气动力学的发展，在交通运输、房屋建筑、风能利 用和环境保护等部门中也得到越来越广泛的应用。用风洞作实验的依据是运动的相对性原理。 实验时，常将模型或实物固定在风洞内，使气体流过模型。这种方法，流动条件容易控制， 可重复地、经济地取得实验数据。为使实验结果准确,实验时的流动必须与实际流动状态相似, 即必须满足相似律的要求。但由于风洞尺寸和动力的限制，在一个风洞中同时模拟所有的相 似参数是很困难的，通常是按所要研究的课题，选择一些影响最大的参数进行模拟。此外， 风洞实验段的流场品质，如气流速度分布均匀度、平均气流方向偏离风洞轴线的大小、气流 的湍流度等必须符合一定的标准。现在技术中，在对模型进行风洞实验过程中，通常是采用 测风杆来反映模型所受风洞风场参数，由于测风杆自身因素存在主要的两个问题：其一、测 杆在模型正前面中间设置，对模型风场模拟存在干扰；其二、它在竖直方向上间隔设置多个 测风仪，并通过多个测风仪的描绘测风点而得来的风场参数数据的精度不高。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种风洞风场探测系统及方法，以解决风洞的风场参数 测量问题。
为达到上述目的，本发明提供了如下技术方案：
本发明提供一种风洞风场探测系统，包括预埋在风洞底部且位于风洞内模型安装位的迎 风一侧前方的测风激光雷达，所述测风激光雷达发射出的激光波束竖直向上穿过设置在风洞 底部的透明窗口，并扫描得到风洞风场的轴向风速。
进一步，所述透明窗口采用有机玻璃。
进一步，所述测风激光雷达用于观测激光传播路径上的多普勒频移，采用直线、圆锥或 扇形扫描，得到局部范围内多个方位、不同高度上的轴向风速。
进一步，所述测风激光雷达设置在移动小车上，所述移动小车能在风洞的径向宽度上水 平移动。
进一步，还包括风压测量模块、风压补偿模块和输出单元，所述风压测量模块设置在风 洞中，用于测量风洞风场的风压参数；所述风压补偿模块和输出单元分别设置在测风激光雷 达上；所述风压测量模块和风压补偿模块与输出单元相连接，并通过通信天线发送至指定终 端；所述风压补偿模块与风压测量模块相连，并根据风压参数对测风激光雷达测量的轴向风 速进行补偿。
本发明还利用上述的探测系统实施的探测方法，具体包括如下步骤：
S1、将测风激光雷达设置在风洞中，并初始化测风激光雷达；
S2、利用风压测量模块测量风洞风场的风压参数；
S3、利用测风激光雷达发射激光波束，并在小范围做圆锥或扇形扫描，以获取风洞风 场的轴向风速；
S4、利用风压补偿模块根据步骤S2得到的风压参数对步骤S3得到的轴向风速进行补偿，进而得到测风激光雷达上空局部范围的风场剖面参数；
S5、利用输出单元将步骤S4得到的风场剖面参数进行编码，并通过通信天线发送至 指定终端。
优选的，在步骤S3中，根据风洞风场中气溶胶粒子的后向散射回波与本地激光做相干处 理，得到回波的多普勒频移，进而得到轴向风速。
本发明的有益效果是：
1、本发明具有测量结果可靠的特点，可提供高精度风洞风场剖面参数，为风洞实验的研 究提供有效手段。
2、本发明可用于对风洞实验段的流场品质进行监测，如气流速度分布均匀度、平均气流 方向偏离风洞轴线的大小、气流的湍流度等是否符合一定的标准。
本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某 种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发 明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露 的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加 以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精 神下进行各种修饰或改变。
本实施例提供一种风洞风场探测系统，包括预埋在风洞底部且位于风洞内模型安装位的 迎风一侧前方的测风激光雷达，所述测风激光雷达发射出的激光波束竖直向上穿过设置在风 洞底部的透明窗口，该透明窗口采用有机玻璃，使得其对测风激光雷达发射出的激光波束穿 透性好、无伪影；该测风激光雷达用于观测激光传播路径上的多普勒频移，采用直线、圆锥 或扇形扫描，得到局部范围内多个方位、不同高度上的轴向风速；还包括风压测量模块、风 压补偿模块和输出单元，所述风压测量模块设置在风洞中，用于测量风洞风场的风压参数； 所述风压补偿模块和输出单元分别设置在测风激光雷达上；所述风压测量模块和风压补偿模 块与输出单元相连接，并通过通信天线发送至指定终端；所述风压补偿模块与风压测量模块 相连，并根据风压参数对测风激光雷达测量的轴向风速进行补偿。采用上述方案，本发明具 有测量结果可靠的特点，可提供高精度风洞风场剖面参数，为风洞实验的研究提供有效手段。
在另一实施例中的测风激光雷达设置在移动小车上，所述移动小车能在风洞的径向宽度 上水平移动。这样，可使得本发明还能用于对风洞实验段的流场品质进行监测，如气流速度 分布均匀度、平均气流方向偏离风洞轴线的大小、气流的湍流度等是否符合一定的标准。
本发明利用上述的探测系统实施的探测方法，具体包括如下步骤：
S1、将测风激光雷达设置在风洞中，并初始化测风激光雷达；设置测风激光雷达的探 测范围、空间分辨率和数据更新率参数；
S2、利用风压测量模块测量风洞风场的风压参数；
S3、利用测风激光雷达发射激光波束，并在小范围做圆锥或扇形扫描，根据风洞风场 中气溶胶粒子的后向散射回波与本地激光做相干处理，得到回波的多普勒频移，以获取风洞 风场的轴向风速；
S4、利用风压补偿模块根据步骤S2得到的风压参数对步骤S3得到的轴向风速进行补偿，进而得到测风激光雷达上空局部范围的风场剖面参数；
S5、利用输出单元将步骤S4得到的风场剖面参数进行编码，并通过通信天线发送至 指定终端。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施 例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进 行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求 范围当中。
Claims (6)
1.一种风洞风场探测系统，其特征在于，包括预埋在风洞底部且位于风洞内模型安装位的迎风一侧前方的测风激光雷达，所述测风激光雷达发射出的激光波束竖直向上穿过设置在风洞底部的透明窗口，并扫描得到风洞风场的轴向风速；还包括风压测量模块、风压补偿模块和输出单元，所述风压测量模块设置在风洞中，用于测量风洞风场的风压参数；所述风压补偿模块和输出单元分别设置在测风激光雷达上；所述风压测量模块和风压补偿模块与输出单元相连接，并通过通信天线发送至指定终端；所述风压补偿模块与风压测量模块相连，并根据风压参数对测风激光雷达测量的轴向风速进行补偿。
2.根据权利要求1所述的风洞风场探测系统，其特征在于，所述透明窗口采用有机玻璃。
3.根据权利要求1所述的风洞风场探测系统，其特征在于，所述测风激光雷达用于观测激光传播路径上的多普勒频移，采用直线、圆锥或扇形扫描，得到局部范围内多个方位、不同高度上的轴向风速。
4.根据权利要求1所述的风洞风场探测系统，其特征在于，所述测风激光雷达设置在移动小车上，所述移动小车能在风洞的径向宽度上水平移动。
5.利用权利要求1-4任一项所述的风洞风场探测系统实施的探测方法，其特征在于，包括步骤：
S1、将测风激光雷达设置在风洞中，并初始化测风激光雷达；
S2、利用风压测量模块测量风洞风场的风压参数；
S3、利用测风激光雷达发射激光波束，并在小范围做圆锥或扇形扫描，以获取风洞风场的轴向风速；
S4、利用风压补偿模块根据步骤S2得到的风压参数对步骤S3得到的轴向风速进行补偿，进而得到测风激光雷达上空局部范围的风场剖面参数；
S5、利用输出单元将步骤S4得到的风场剖面参数进行编码，并通过通信天线发送至指定终端。
6.根据权利要求5所述的探测方法，其特征在于，在步骤S3中，根据风洞风场中气溶胶粒子的后向散射回波与本地激光做相干处理，得到回波的多普勒频移，进而得到轴向风速。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810331308.2A CN108519211B (zh) | 2018-04-13 | 2018-04-13 | 风洞风场探测系统及方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810331308.2A CN108519211B (zh) | 2018-04-13 | 2018-04-13 | 风洞风场探测系统及方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN108519211A CN108519211A (zh) | 2018-09-11 |
| CN108519211B true CN108519211B (zh) | 2019-11-19 |
Family
ID=63432571
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201810331308.2A Active CN108519211B (zh) | 2018-04-13 | 2018-04-13 | 风洞风场探测系统及方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN108519211B (zh) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110306738B (zh) * | 2019-07-11 | 2020-09-25 | 台州扬天建设有限公司 | 一种可变女儿墙的风载荷实测房 |
| CN110531107B (zh) * | 2019-09-09 | 2021-10-01 | 中国科学技术大学 | 大尺度风墙风场的监测支撑组件和监测试验设备 |
| CN110765640B (zh) * | 2019-11-05 | 2022-05-10 | 中国船舶重工集团海装风电股份有限公司 | 一种转子有效风速的计算方法、系统及设备 |
| CN118011429A (zh) * | 2024-04-10 | 2024-05-10 | 扶余吉电新能源有限公司 | 一种机舱式测风激光雷达的流场风速测量方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN2836139Y (zh) * | 2005-07-12 | 2006-11-08 | 宋亦君 | 流体流速测量综合实验仪 |
| CN104898122A (zh) * | 2015-06-18 | 2015-09-09 | 周卫平 | 基于云计算平台来得到三维大气风场信息产品的系统 |
| CN106918440A (zh) * | 2017-03-27 | 2017-07-04 | 东南大学 | 超高柔性桥墩风效应的可移动现场测试系统 |
| CN107356398A (zh) * | 2017-07-19 | 2017-11-17 | 云南电网有限责任公司电力科学研究院 | 一种风洞实验方法及装置 |
-
2018
- 2018-04-13 CN CN201810331308.2A patent/CN108519211B/zh active Active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN2836139Y (zh) * | 2005-07-12 | 2006-11-08 | 宋亦君 | 流体流速测量综合实验仪 |
| CN104898122A (zh) * | 2015-06-18 | 2015-09-09 | 周卫平 | 基于云计算平台来得到三维大气风场信息产品的系统 |
| CN106918440A (zh) * | 2017-03-27 | 2017-07-04 | 东南大学 | 超高柔性桥墩风效应的可移动现场测试系统 |
| CN107356398A (zh) * | 2017-07-19 | 2017-11-17 | 云南电网有限责任公司电力科学研究院 | 一种风洞实验方法及装置 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 基于Fizeau干涉仪的测风激光雷达的研究;沈法华;《中国优秀博硕士学位论文全文数据库（硕士） 信息科技辑》;20061215(第12期);第23-30页 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN108519211A (zh) | 2018-09-11 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN108519211B (zh) | 风洞风场探测系统及方法 | |
| CN109959343B (zh) | 一种利用激光监测超高层建筑变形的装置和方法 | |
| McCaffrey et al. | Identification of tower-wake distortions using sonic anemometer and lidar measurements | |
| CN107688177A (zh) | 一种用于无人机目标探测的组网雷达系统和探测方法 | |
| CN104880204B (zh) | 利用gps及自动跟踪与测量系统对高精度激光测距仪的校准方法 | |
| US20120120230A1 (en) | Apparatus and Method for Small Scale Wind Mapping | |
| CN110006848A (zh) | 一种获取气溶胶消光系数的方法和装置 | |
| Iungo et al. | Measurement procedures for characterization of wind turbine wakes with scanning Doppler wind LiDARs | |
| CN109973330A (zh) | 一种上游风机尾流对下游风机影响情况的检测方法 | |
| Lim et al. | Full-scale flow measurement on a tall building with a continuous-wave Doppler Lidar anemometer | |
| CN107271725A (zh) | 激光测风雷达走航测量速度校准的方法 | |
| Li et al. | A Study on Measuring the Wind Field in the Air Using a multi-rotor UAV Mounted with an Anemometer | |
| Li et al. | Circulation retrieval of wake vortex under rainy condition with a vertically pointing radar | |
| CN111624623A (zh) | 基于激光雷达非均匀扫描的风场反演方法 | |
| CN207894441U (zh) | 大气数据系统地面传感器测试设备 | |
| CN106646413B (zh) | 一种雷达组网垂线交叉融合定位方法及误差解算方法 | |
| CN105116393A (zh) | 一种基于位置指纹的高空目标飞行高度和雷达截面积估计方法 | |
| CN108534815B (zh) | 大气数据地面测试系统 | |
| CN115508580B (zh) | 基于激光遥感技术的机场跑道虚拟风杆构建方法 | |
| Harris et al. | Aircraft wake vortices: a comparison of wind-tunnel data with field trial measurements by laser radar | |
| TW202219541A (zh) | 超寬頻定位方法、裝置及系統 | |
| CN105629239B (zh) | 利用机载雷达对风场紊流强度进行估算的方法 | |
| van Dooren | Doppler Lidar Inflow Measurements | |
| CN107561526A (zh) | 一种基于组网雷达的无人机目标识别和定位方法 | |
| Zhang et al. | Numerical analysis of downwash flow field from quad-rotor unmanned aerial vehicles |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| TR01 | Transfer of patent right | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20220819 Address after: 230000 Woye Garden Commercial Building B-1017, 81 Ganquan Road, Shushan District, Hefei City, Anhui Province Patentee after: HEFEI JINGLONG ENVIRONMENTAL PROTECTION TECHNOLOGY Co.,Ltd. Address before: 400074 No. 66, Xuefu Avenue, Nan'an District, Chongqing Patentee before: CHONGQING JIAOTONG University |
|
| TR01 | Transfer of patent right | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20231124 Address after: Room 934, IoT Building, No. 888 Yandu Road, Yandu District, Yancheng City, Jiangsu Province, 224000 Patentee after: Feike Shengxin Information Technology (Yancheng) Co.,Ltd. Address before: 230000 Woye Garden Commercial Building B-1017, 81 Ganquan Road, Shushan District, Hefei City, Anhui Province Patentee before: HEFEI JINGLONG ENVIRONMENTAL PROTECTION TECHNOLOGY Co.,Ltd. |