[发明专利]一种基于PIV技术追踪测量粒子轨迹和涡流强度的装置

说明书

一种基于PIV技术追踪测量粒子轨迹和涡流强度的装置，它包括固定模板以及实验水槽，在固定模板上设置有激光器，在激光器的激光发射端至实验水槽之间依次设置柱透镜、角度调节器，在实验水槽中设置有摄像机以及第一电动机，在第一电动机的转轴端设置有叶片。本发明的目的是要解决现有技术无法很便捷的测出水中漩涡涡流的强度以及旋度的技术问题。

技术领域

本发明属于PIV技术领域，具体涉及利用粒子追踪、粒子轨迹及其粒子在涡流区域的螺旋运动。

背景技术

我们理解的水中漩涡产生是由于局部阻力扰乱了水流的正常流动，从而致使局部范围内水流流态发生改变，但是这种涡流产生的强度和旋度测量以及在区域中的分布情况很难由现代的设备所测出。针对水中漩涡中的涡流，提供了一种对水中涡流的完整测量的方法。本方法依靠PIV可以精确地测量三维涡流中任意平面上粒子流动状态下产生的局部强度以及旋度，是一种新的分析涡流的方法。

发明内容

本发明的目的是要解决现有技术无法很便捷的测出水中漩涡涡流的强度以及旋度的技术问题。

发明的目的是这样实现的：

一种基于PIV技术追踪测量粒子轨迹和涡流强度的装置，它包括固定模板以及透明实验水槽，在固定模板上设置有激光器，在激光器的激光发射端至透明实验水槽之间依次设置柱透镜、角度调节器，在透明实验水槽上设置有摄像机以及第二电动机，在第二电动机的转轴端设置有叶片。

上述柱透镜通过调节机构设置在固定模板上。

上述调节机构包括相互平行的限位板以及第二电动机，第二电动机的驱动轴与限位板连接。

上述激光器的激光发射端与柱透镜之间设置有激光加强器。

上述激光器通过激光固定器与固定模板连接。

采用所述装置测量涡流强度和旋度时，采取以下步骤：

1）在固定模板上安装激光器；

2）将柱透镜和第一电动机连接好之后，调节好柱透镜与电动机之间的距离；

3）将片光源的角度调节器与柱透镜之间的距离调节好；

4）在透明实验水槽底部贴上防水的坐标网格纸，用纯净水将透明的实验水槽洗干净；

5）将第二电动机与实验玻璃水槽组装好之后，在第二电动机的转轴上安装叶片；

6）固定死实验水槽，调节左侧的激光组合装置，将激光组合装置和实验水槽间的距离调到最佳；

7）往实验水槽中加水；

8）打开所有电动机和激光装置，调好摄像机试运行一段时间，待水面规律性涡流后，将粒子放入。

在步骤1）中，首先在固定模板上装上激光固定器和激光加强器，再将激光器放入激光固定器的固定套中并调节好激光器和激光加强器。

在步骤7）中，往实验水槽中加入不含矿物质的纯净水，加至实验水槽的六分之三至六分之五之间停止。

采用上述技术方案，本发明具有以下技术效果：

本发明能很好的模拟形成水中漩涡，并对漩涡中涡流的强度和旋度进行便捷的测量。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

图1是在本发明装置中粒子的完整测量流程示意图。

图2是利用PIV系统测量粒子轨迹和螺旋性测量的装置示意图。

图3是单个粒子在涡流区的运动示意图。