[发明专利]基于图像处理的矩形热态温差混合层实验测试系统与方法

权利要求书

1.一种基于图像处理的矩形热态温差混合层实验测试系统，其特征在于，包括：

高温流体发生组件，用于输出具有粒子的高温流体；

低温流体发生组件，用于输出具有粒子的低温流体；

流体传导组件，具有热隔离的高温流体通道与低温流体通道，所述高温流体通道的输入端与高温流体发生组件的输出端相通，所述低温流体通道的输入端与低温流体发生组件的输出端相通，用于传导高温流体与低温流体；

流体混合通道，具有混合腔，所述高温流体通道的输出端、低温流体通道的输出端均与混合腔相通，用于混合高温流体与低温流体；

图像获取组件，设在流体混合通道上，用于获取混合腔内的混合流场粒子图像；

结果分析组件，与图像获取组件电联，并基于混合流场粒子图像得到混合腔内的高低温混合流体的流场参数；

所述高温流体发生组件包括：

高温燃气发生器，用于产生高温流体；

第一粒子喷注段，与高温燃气发生器的输出端相连，用于向高温流体中喷入粒子；

第一导流段，所述第一导流段的输入端与第一粒子喷注段的输出端相连，所述第一导流段输出端与高温流体通道的输入端相连；

所述高温燃气发生器为涡喷发动机；

所述低温流体发生组件包括：

空气来流段，用于导入空气来流作为低温流体；

第二粒子喷注段，与空气来流段的输出端相连，用于向低温流体中喷入粒子；

第二导流段，所述第二导流段的输入端与空气来流管路的输出端相连，所述第二导流段输出端与低温流体通道的输入端相连；

所述高温流体通道内、低温流体通道内可拆卸的设有能够改变高温流体通道型面、低温流体通道型面的型面单元，使得可以通过更换不同型面的型面单元，形成马赫数不同的高低温流体；

所述型面单元为一筒状结构的独立件，或为由两个对向设在高温流体通道和/或低温流体通道内壁上的型面单元所构成的组合件；

所述型面单元与高温流体通道和/或低温流体通道之间为螺纹连接，或为T型槽结构的卡扣连接。

2.根据权利要求1所述基于图像处理的矩形热态温差混合层实验测试系统，其特征在于，所述第一粒子喷注段上设有：

第一测温单元，用于测得高温流体的温度；

第一测压单元，用于测得高温流体的压力。

3.根据权利要求1所述基于图像处理的矩形热态温差混合层实验测试系统，其特征在于，所述第二粒子喷注段上设有：

流量测量单元，用于测得低温流体的流量；

压力调节单元，用于调整低温流体的压力；

第二测温单元，用于测得低温流体的温度；

第二测压单元，位于压力调节单元的下游，用于测得低温流体的压力；

蜂窝整流器，位于压力调节单元的下游，以用于减少压力调节单元引起的大尺度涡流扰动。

4.根据权利要求1或2或3所述基于图像处理的矩形热态温差混合层实验测试系统，其特征在于，所述流体传导组件包括壳体，所述壳体两端开口且具有中空腔：

所述壳体内设有能够将中空腔分隔成高温流体通道与低温流体通道的隔板，所述隔板上设有隔热结构。

5.根据权利要求1或2或3所述基于图像处理的矩形热态温差混合层实验测试系统，其特征在于，所述图像获取组件包括：

观察视窗，数量为两个，且设在流体混合通道对向的两个侧壁上，用于透光与拍摄；

激光发生器，用于产生激光，并通过激光透过两个观察视窗照亮混合腔内的高低温混合流场；

相机，用于透过观察视窗得到混合腔内被照亮后的混合流场粒子图像。

6.一种基于图像处理的矩形热态温差混合层实验测试方法，其特征在于，采用权利要求1至5任一项所述基于图像处理的矩形热态温差混合层实验测试系统，具体包括如下步骤：

步骤1，获取多个采样时刻的混合流场粒子图像，并按时间排序得到混合流场粒子图像序列；

步骤2，基于混合流场粒子图像序列与粒子匹配算法得到混合流场粒子图像序列中粒子簇的速度矢量分布；

步骤3，剔除粒子簇的速度矢量分布中的误配矢量，得到混合腔内的高低温混合流体的速度矢量场。