[发明专利]云中小尺度湍流的观测方法

权利要求书

1.云中小尺度湍流的观测方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：

步骤1，采用准直扩束后的激光照明云团中的云雾粒子；

步骤2、采用高速相机连续采样云团中运动云雾粒子的数字全息图，利用数值重构算法获得数字全息图中在重构平面上具有z_r再现距离的二维复振幅分布；

步骤3、对数字全息图依次重建不同距离，获得在采样区间内所有云雾粒子的数量、三维空间分布与粒径，高速相机连续拍摄后得到云雾粒子的三维位移量，结合采样时间可得云雾粒子的三维速度；

步骤4、根据云雾粒子的粒径和湍流频率判断粒子跟随性；

步骤5、根据云团中气流场的三维瞬时速度获得湍流场速度方差，湍流强度和平均湍流动能。

2.根据权利要求1所述的云中小尺度湍流的观测方法，其特征在于，所述二维复振幅分布具体为：

式(1)中，R(x,y)是再现光波，用以还原云雾粒子的三维信息；u和v分别对应实际坐标系的x轴、y轴；I(x,y)表示全息图的强度分布；U_R(u,v)是数值重建后的重建光波，包含云雾滴粒子的强度信息；j为虚部；k为波数；λ表示测量光波波长。

3.根据权利要求1所述的云中小尺度湍流的观测方法，其特征在于，湍流中云雾粒子运动的基本方程BBO具体为：

式(2)中，其中，d_p是粒径；ρ_p是粒子自身的密度；v_p是粒子运动速度；v_f是流体流速；ρ_f是流体密度；μ为流体的粘度；τ为粒子弛豫时间。

4.根据权利要求1所述的云中小尺度湍流的观测方法，其特征在于，速度方差具体为：

式(3)中，N为全息图的张数；v_i是每张全息图的粒子速度；是平均速度；

三个方向的运动速度方差σ_x²，σ_y²和σ_z²分别为：

5.根据权利要求4所述的云中小尺度湍流的观测方法，其特征在于，湍流强度具体为：

当i0.1时，为高强度湍流；

平均湍流动能具体为：