[发明专利]一种在亚跨风洞的三维空间流场测量装置及方法

权利要求书

1.一种在亚跨风洞的三维空间流场测量方法，其特征在于步骤如下：

(1)首先选取用于示踪粒子播撒的示踪粒子播撒器和高压气源；

(2)将示踪粒子置于示踪粒子播撒器内，通过高压管路将示踪粒子播撒器入口与高压气源相连，再通过另一高压管路将示踪粒子播撒器出口与粒子播撒架相连，粒子播撒架置于风洞过渡段内；

(3)将待测试验模型置于风洞试验段内；风洞试验段上至少设置两个窗口，一个作为试验段顶部驻室观察窗，另一个作为试验段侧面观察窗；

(4)在试验段顶部驻室观察窗上方设置六自由度调节平台架，六自由度调节平台架上安装四台相机；通过控制六自由度调节平台架改变相机的位置和角度，使得每一个相机与测量区域中心所呈角度相同，且清晰对焦于测试区域；

(5)在试验段侧面观察窗外设置光源，使光源穿过试验段侧面观察窗照射进入测试区域；

(6)通过调节高压气源的压力控制示踪粒子的播撒密度；在粒子浓度和分布满足要求之后，同时开启光源和相机，光源照射测试区域，并采用四台相机对测试区域进行流场的拍摄，分别得到流场图像，对四个相机拍摄的流场图像进行重构，得到测试区域的三维空间流场，实现三维空间流场测量。

2.根据权利要求1所述的一种在亚跨风洞的三维空间流场测量装置及方法，其特征在于：测试区域为是指风洞测试段内设定的区域，需要测试该区域的流场。

3.根据权利要求1所述的一种在亚跨风洞的三维空间流场测量装置及方法，其特征在于：四台跨帧CCD相机配备反焦距型透视控制镜头。

4.根据权利要求1所述的一种在亚跨风洞的三维空间流场测量装置及方法，其特征在于：(5)在试验段侧面观察窗外设置光源，使光源穿过试验段侧面观察窗照射进入测试区域，具体为：

在试验段侧面观察窗外设置激光器、透镜组和可调节光阑；按照距离试验段侧面观察窗从远到近的顺序，将激光器、透镜组和可调节光阑依次排布；激光器发出点光源，经过透镜组，形成椭圆状三维光源，送至可调节光阑，将椭圆状光源截断成规则的矩形体光，通过试验段侧面观察窗送入测试区域。

5.根据权利要求4所述的一种在亚跨风洞的三维空间流场测量装置及方法，其特征在于：透镜组，包括扩束镜、平凹柱面镜；按照距离试验段侧面观察窗从远到近的顺序，将扩束镜、平凹柱面镜依次排布；激光器发出点光源，经过扩束镜准直、扩束后送至平凹柱面镜，平凹柱面镜对光束在设定方向上进行拉伸，形成椭圆状三维光源，送至可调节光阑，由可调节光阑控制光束透射到目标的形状和大小，保证能够照亮测试区域。

6.根据权利要求4或5所述的一种在亚跨风洞的三维空间流场测量装置及方法，其特征在于：椭圆状三维光源为横截面椭圆的光束。

7.根据权利要求4或5所述的一种在亚跨风洞的三维空间流场测量装置及方法，其特征在于：激光器选用中心波长为532nm的激光器。

8.一种在亚跨风洞的三维空间流场测量装置，其特征在于包括：粒子播撒架(2)、高压管路(3)、示踪粒子播撒器(4)、高压气源(5)、六自由度调节平台架、四台相机和光源；

粒子播撒架(2)安装在风洞过渡段(1)内；粒子播撒架(2)通过高压管路(3)连接示踪粒子播撒器(4)的出口；示踪粒子播撒器(4)的入口通过另一高压管路(3)连接高压气源(5)，形成完整的粒子播撒系统；

将待测试验模型置于风洞试验段内，风洞试验段与过渡段(1)连通；

风洞试验段上至少设置两个窗口，一个作为试验段顶部驻室观察窗，另一个作为试验段侧面观察窗；

在试验段顶部驻室观察窗上方设置六自由度调节平台架，六自由度调节平台架上安装四台相机；通过控制六自由度能够调节平台架改变相机的位置和角度，使得每一个相机与测量区域中心所呈角度相同，且清晰对焦于测试区域；

在试验段侧面观察窗外设置光源，使光源能够穿过试验段侧面观察窗照射进入测试区域。