[发明专利]基于粒子图像测速的近自由液面气液两相流场三维测量系统及测量方法

摘要

本发明提供的是一种基于粒子图像测速的近自由液面气液两相流场三维测量系统及测量方法。水下三维流场测量模块由两台高速相机、波长532nm激光器以及相应的滤光镜、激光导光臂、水下水密雷体、水动力导流翼型片体组成；空气流场三维测量模块由两台高速相机、波长1064nm激光器以及相应的滤光镜、激光导光臂、流线型舱体、空气导流翼型片体组成。在得到液体的三维速度矢量和气体的三维速度矢量后，数据处理系统依据自由液面轮廓将近自由液面气液两相流场进行合成，得到近自由液面气液两相流场的三维速度矢量，进而进行流体力学分析。本发明将三维流场测量系统模块化设计，便于安装，能够获得全局、丰富的两相流流场信息。

主权项

1.一种基于粒子图像测速的近自由液面气液两相流场三维测量系统，其特征是：包括水下流场三维测量模块、空气流场三维测量模块、相机同步装置以及粒子图像处理系统；所述水下流场三维测量模块包括两台液相高速相机、一台波长532nm激光器以及相应的532±10nm滤光镜、激光导光臂Ⅰ、水下水密雷体、水动力导流翼型片体；所述空气流场三维测量模块包括两台气相高速相机、一台波长1064nm激光器以及相应的1064±10nm滤光镜、激光导光臂Ⅱ、流线型舱体、空气导流翼型片体；所述相机同步装置由同步器构成，用于同步水下流场三维测量模块中两台液相高速相机和空气流场三维测量模块中两台气相高速相机的拍摄速率和拍摄时间，使四台高速相机拍摄的图像对是同一时间轴的；所述粒子图像处理系统对粒子图像进行自由液面特征提取、粒子图像分割与合成以及粒子图像互相关运算；水下流场三维测量模块中的波长532nm激光器和空气流场三维测量模块中的波长1064nm激光器发出的激光片光处于同一平面，片光厚度不大于1mm，聚焦于近自由液面附近的气液两相待测区域。