CN111122115B - 一种多平面spiv实验装置 - Google Patents

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Abstract

本发明属于流体力学实验技术领域，具体涉及一种多平面SPIV实验装置。本发明针对实验水槽2D‑3C‑SPIV实验不同测量面及测量位置需求，将激光器和高速摄像机的搭载平台设计为组合可调角度结构，可以通过调节悬臂方向校准盘的角度调节激光器照射平面，从而测量被测结构物不同角度，不同位置的精细流场，本发明可用于测量水下航行器的各横剖面、纵剖面的三维速度分量，及小型结构物的流向法向平面，展向平面的精细流场。本发明采用可拆卸的分装结构，可以根据实际条件改变支架尺寸，适用于不同尺寸的实验水槽，同时便于存放。

Description

一种多平面SPIV实验装置
技术领域
本发明属于流体力学实验技术领域，具体涉及一种多平面SPIV实验装置。
背景技术
在实验水槽PIV实验中，通常的二维PIV设备只能根据测量平面选择相机位置和激光片光源位置，且位置的选择受条件影响很大，要改变测量平面需要重新搭建PIV平台，过程费时费力；传统的SPIV测量装置也只能测量横向平面的三维速度场，无法用同一套设备测量其他平面的三维速度场，且造价高昂，装置过于笨重，不利于存放，适应性差，无法进行自行设备升级改装等缺点。综合考虑目前实验设备的缺陷提出这一多平面SPIV实验装置。
发明内容
本发明的目的在于提供一种多平面SPIV实验装置。
本发明的目的通过如下技术方案来实现：包括实验水槽、水平支架、竖直支撑杆和水平支撑杆；所述的水平支架搭载在实验水槽两侧壁面上方；所述的竖直支撑杆设置在实验水槽内部一侧壁面上，竖直支撑杆与水平之间通过限位器连接；所述的水平支撑杆中部与竖直支撑杆底部通过悬臂方向校准盘连接；在水平支撑杆上安装有摄像机平台和激光器平台，且摄像机平台和激光器平台分别位于悬臂方向校准盘两侧；所述的摄像机平台上安装有两个角度调节底座，在角度调节底座上安装有高速摄像机；所述的激光器平台上安装有激光片光源；所述的激光片光源和两个高速摄像机分别与相机-激光器同步器连接；所述的角度调节底座与相机平台控制器连接。
本发明的有益效果在于：
本发明设计了一套用于流体力学实验水槽的一种多平面SPIV实验装置。本发明针对实验水槽2D-3C-SPIV实验不同测量面及测量位置需求，将激光器和高速摄像机的搭载平台设计为组合可调角度结构，可以通过调节悬臂方向校准盘的角度调节激光器照射平面，从而测量被测结构物不同角度，不同位置的精细流场，本发明可用于测量水下航行器的各横剖面、纵剖面的三维速度分量，及小型结构物的流向法向平面，展向平面的精细流场。本发明采用可拆卸的分装结构，可以根据实际条件改变支架尺寸，适用于不同尺寸的实验水槽，同时便于存放。
附图说明
图1为一种多平面SPIV实验装置的总体结构图。
图2为一种多平面SPIV实验装置的流向平面测量示意图。
图3为一种多平面SPIV实验装置的水平悬臂方向校准盘示意图。
图4为一种多平面SPIV实验装置的竖直限位器细节图。
图5为一种多平面SPIV实验装置测量水下航行器围壳处横剖面流场效果图。
图6为一种多平面SPIV实验装置测量水下航行器围壳处流向流场效果图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步描述。
本发明设计了一套用于流体力学实验水槽的一种多平面SPIV实验装置。本发明针对实验水槽2D-3C-SPIV实验不同测量面及测量位置需求，将激光器和高速摄像机的搭载平台设计为组合可调角度结构，可以通过调节悬臂方向校准盘的角度调节激光器照射平面，从而测量被测结构物不同角度，不同位置的精细流场，此实验装置可用于测量水下航行器的各横剖面、纵剖面的三维速度分量，及小型结构物的流向法向平面，展向平面的精细流场。装置整体安装在实验水槽的开放测量区域上，本发明将普通实验水槽改装成为可用于测量不同平面三维速度的SPIV实验水槽，适用范围广且造价成本低。
一种多平面SPIV实验装置，包括实验水槽、水平支架1、竖直支撑杆2和水平支撑杆5；所述的水平支架搭载在实验水槽两侧壁面上方；所述的竖直支撑杆设置在实验水槽内部一侧壁面上，竖直支撑杆与水平之间通过限位器3连接；所述的水平支撑杆中部与竖直支撑杆底部通过悬臂方向校准盘4连接；在水平支撑杆上安装有摄像机平台6和激光器平台7，且摄像机平台和激光器平台分别位于悬臂方向校准盘两侧；所述的摄像机平台上安装有两个角度调节底座，在角度调节底座上安装有高速摄像机；所述的激光器平台上安装有激光片光源；所述的激光片光源和两个高速摄像机分别与相机-激光器同步器16连接；所述的角度调节底座与相机平台控制器17连接。
实施例1：
本发明的目的是在开放式实验水槽中用一种多平面SPIV实验装置测量结构物不同位置的流向平面和展向平面的流场信息。
参照图1，水平支架1用螺栓固定在实验水槽的开放测量区域15上，保持与壁面垂直，调整竖直限位器3螺栓固定竖直支撑杆2底端的位置；将第一高速摄像机10和第二高速摄像机11用螺栓分别固定在第一角度调节底座8和第二角度调节底座9上，激光片光源12固定在激光器平台上7，激光器为激光片光源；根据需要测量平面利用螺栓固定悬臂方向校准盘4和水平支撑杆5的角度，若要测量结构物的横剖面流场，则将水平支撑杆调节到图5位置，若要测量流向平面，将水平支撑杆调节到图6位置；调节激光器角度使其发射的激光片13与水池工作段壁面垂直；利用相机平台控制器17调节第一角度调节底座8和第二角度调节底座9使第一高速摄像机10和第二高速摄像机11拍摄范围重叠在同一拍摄窗口14，打开相机-激光器同步器16，同步拍摄待测流场区域的粒子运动信息，利用相关软件速度场分析及速度合成。
水平支架为铝型材，可用螺栓固定在实验水槽实验段上部，保证实验装置垂向稳定；各伸缩结构之间采用螺栓固定，可根据实际情况对结构进行加强处理，保证摄像机与激光器处于同一水平平面，悬臂方向校准盘上有六个螺栓孔，保证流向平面测量时激光器片光源与地面平行；保证展向平面测量时激光器片光源与地面垂直。
悬臂方向校准盘4分两部分，第一部分与竖直支撑杆2用螺栓连接，第二部分与水平支撑杆5为一体，校准盘上有六个螺栓孔用于确定水平支撑杆5与竖直支撑杆2的角度，从而选择测量平面；第一高速摄像机10和第二高速摄像机11用于捕捉粒子两个角度的二维速度场，合成三维速度场；激光器平台7用于固定激光器使激光片光源与实验水槽壁面垂直；第一高速摄像机10、第二高速摄像机11和激光片光源12连接到相机-激光器同步器16上，确保两个高速摄像机拍摄画面同步。
综上，本发明提供了一种多平面SPIV实验装置，可以用于测量水下航行器任意横剖面三维速度场和任意水平流向平面的三维速度场，及小型结构物的流向法向平面，展向平面的精细流场，且使用方便，造价成本低，改装潜力高。本发明采用可拆卸的分装结构，可以根据实际条件改变支架尺寸，适用于不同尺寸的实验水槽，同时便于存放。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种多平面SPIV实验装置，其特征在于：包括实验水槽、水平支架(1)、竖直支撑杆(2)和水平支撑杆(5)；所述的水平支架(1)搭载在实验水槽两侧壁面上方，位于实验水槽的开放测量区域(15)上；所述的竖直支撑杆(2)设置在实验水槽内部一侧壁面上，竖直支撑杆(2)与水平支架(1)之间通过限位器(3)连接；所述的水平支撑杆(5)中部与竖直支撑杆(2)底部通过悬臂方向校准盘(4)连接；在水平支撑杆(5)上安装有摄像机平台(6)和激光器平台(7)，且摄像机平台(6)和激光器平台(7)分别位于悬臂方向校准盘(4)两侧；所述的摄像机平台(6)上安装有两个角度调节底座(8，9)，在角度调节底座(8，9)上安装有高速摄像机(10，11)；所述的激光器平台(7)上安装有激光片光源(12)；所述的激光片光源(12)和两个高速摄像机(10，11)分别与相机-激光器同步器(16)连接；所述的角度调节底座(8，9)与相机平台控制器(17)连接；
所述激光器平台(7)用于固定激光片光源(12)，使激光片光源(12)与实验水槽壁面垂直；所述相机平台控制器(17)用于调节角度调节底座(8，9)使高速摄像机(10，11)拍摄范围重叠在同一拍摄窗口(14)，打开相机-激光器同步器(16)，同步拍摄待测流场区域的粒子运动信息，利用相关软件进行速度场分析及速度合成；所述两个高速摄像机(10，11)用于捕捉粒子两个角度的二维速度场，合成三维速度场。
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112485466A (zh) * 2020-11-13 2021-03-12 长江水利委员会长江科学院 一种三维脉动流速测量装置的率定系统及方法
CN112985752B (zh) * 2021-02-22 2023-02-07 中国空气动力研究与发展中心空天技术研究所 一种平面激光辅助调节装置
CN114509238B (zh) * 2021-12-31 2024-07-26 重庆交通大学 一种适用于室内水槽试验的水面导光测流系统
CN117805434B (zh) * 2024-03-01 2024-06-04 中国空气动力研究与发展中心低速空气动力研究所 用于时空演化壁面湍流边界层的spiv测量、标定装置及方法

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2816815Y (zh) * 2005-08-11 2006-09-13 北京航空航天大学 组合式体视适配器
JP2007085784A (ja) * 2005-09-20 2007-04-05 Photron Ltd 流体計測装置および流体計測方法
CN101852673A (zh) * 2010-05-19 2010-10-06 中国船舶重工集团公司第七〇二研究所 拖曳水池随车式piv测试装置
CN101900744A (zh) * 2010-06-23 2010-12-01 清华大学 一种用于粒子图像测速仪的三维激光测准定位仪
CN101986160A (zh) * 2010-05-19 2011-03-16 北京航空航天大学 模型动态俯仰下进行piv测量的锁位拍摄方法及装置
CN107525945A (zh) * 2017-08-23 2017-12-29 南京理工大学 基于集成成像技术的3d‑3c粒子图像测速系统及方法
CN107796626A (zh) * 2017-10-31 2018-03-13 浙江大学 一种用于汽车发动机piv测量的安装平台及其使用方法
CN107870079A (zh) * 2017-11-06 2018-04-03 哈尔滨工程大学 一种模型俯仰运动下的流场测量系统及测量方法
CN107891946A (zh) * 2017-11-06 2018-04-10 哈尔滨工程大学 波浪中船舶尾流场piv测量的触发信号受船舶运动自触发装置及测量方法
CN109324050A (zh) * 2018-11-06 2019-02-12 重庆大学 一种基于三维piv技术的透明土三维化模拟试验装置
CN110131550A (zh) * 2019-05-29 2019-08-16 中国恩菲工程技术有限公司 Piv相机支撑调节机构及具有其的piv设备

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2816815Y (zh) * 2005-08-11 2006-09-13 北京航空航天大学 组合式体视适配器
JP2007085784A (ja) * 2005-09-20 2007-04-05 Photron Ltd 流体計測装置および流体計測方法
CN101852673A (zh) * 2010-05-19 2010-10-06 中国船舶重工集团公司第七〇二研究所 拖曳水池随车式piv测试装置
CN101986160A (zh) * 2010-05-19 2011-03-16 北京航空航天大学 模型动态俯仰下进行piv测量的锁位拍摄方法及装置
CN101900744A (zh) * 2010-06-23 2010-12-01 清华大学 一种用于粒子图像测速仪的三维激光测准定位仪
CN107525945A (zh) * 2017-08-23 2017-12-29 南京理工大学 基于集成成像技术的3d‑3c粒子图像测速系统及方法
CN107796626A (zh) * 2017-10-31 2018-03-13 浙江大学 一种用于汽车发动机piv测量的安装平台及其使用方法
CN107870079A (zh) * 2017-11-06 2018-04-03 哈尔滨工程大学 一种模型俯仰运动下的流场测量系统及测量方法
CN107891946A (zh) * 2017-11-06 2018-04-10 哈尔滨工程大学 波浪中船舶尾流场piv测量的触发信号受船舶运动自触发装置及测量方法
CN109324050A (zh) * 2018-11-06 2019-02-12 重庆大学 一种基于三维piv技术的透明土三维化模拟试验装置
CN110131550A (zh) * 2019-05-29 2019-08-16 中国恩菲工程技术有限公司 Piv相机支撑调节机构及具有其的piv设备

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
"基于SPIV的船舶标称伴流场受装载状态影响的试验研究";吴铁成 等;《中国造船》;20180930;第59卷(第3期);98-107 *

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