[发明专利]一种用于测量风洞试验中大型舰船舰面流场的系统及方法

权利要求书

1.一种用于测量风洞试验中大型舰船舰面流场的系统，其特征在于，包括舰船模型、运动控制子系统和粒子图像测速组件；所述运动控制子系统包括电机组件，所述电机组件包括步进电机、U槽轴承和电机转盘，所述电机转盘中心开孔以安装在所述步进电机的转轴上，在距所述中心孔一定距离开设槽孔以安装U槽轴承；所述粒子图像测速组件包括霍尔元件、小磁钢、激光发射器、反光镜、圆柱玻璃棒、CCD相机、同步器、粒子图像处理系统；所述小磁钢分布在所述电机转盘内侧的同一圆周上，所述霍尔元件固定在步进电机固定框上，所述霍尔元件正对分布有小磁钢的圆周；所述CCD相机、激光发射器均与同步器连接，所述反光镜位于激光发射器发射的光路上，所述反光镜将激光反射至舰船模型方向；所述圆柱玻璃棒位于舰船模型尾部，所述圆柱玻璃棒将反光镜反射过来的束激光散射成为面激光；所述CCD相机用于拍摄舰船模型舰面。

2.根据权利要求1所述的用于测量风洞试验中大型舰船舰面流场的系统，其特征在于，所述小磁钢根据需要拍摄的相位布置，所述电机转盘转动时，小磁钢在一定时间内正对霍尔元件。

3.根据权利要求1所述的用于测量风洞试验中大型舰船舰面流场的系统，其特征在于，所述霍尔元件为单极性霍尔元件，用于输出电信号。

4.一种采用1至4任一项所述的测量系统进行测量的方法，包括以下步骤：

连接好拉绳后，将所述舰船模型调整至中立位置，即保证舰船模型的横摇角度为零；将所述电机转盘处的U槽轴承调整至距舰船模型最远处，即保证电机转盘的槽孔与电机转盘的中心孔在同一竖直线上；收紧拉绳，最终保证两侧拉绳紧绷受力状态的同时，所述舰船模型和电机转盘同时处于中立位置；

当步进电机顺时针进行转动时，舰船模型一侧拉绳上拉，舰船模型一侧开始上扬；在电机转盘从中立位置转动90°后，模型上扬至最大横摇角；当步进电机转动至180°时，模型回到横摇角为0°的中立位置；步进电机从180°处继续转动，此时舰船模型另一侧拉绳上拉，模型另一侧开始上扬，并在步进电机转盘转至270°时达到最大上扬角度，当转盘转回中立位置时（360°），模型又重回到横摇角为0°的中立状态；以上为风洞试验舰船姿态动态模拟系统模拟横摇运动的一个运动周期；

在模拟舰船姿态的过程中，当电机转盘每一次到达相应位置，小磁钢靠近霍尔元件，霍尔输出低电平信号给同步器，同步器传输给CCD相机与激光发射器，CCD相机进行一次拍摄。