一种用于循环水槽激光粒子图像测速系统的激光反射装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型提供了一种用于循环水槽激光粒子图像测速系统的激光反射装置，包括：循环水槽，为首尾相联的回形管状结构，包括驱动流体运动的动力段，直径逐渐变粗的扩张段，弧形的整流段，以及直径一致的监测段；反射镜，倾斜地安装在所述监测段的流体排出一端；激光器，设置在所述监测段的一侧，且发出的激光经所述反射镜反射后水平地向所述监测段的流体进入方向发散。本实用新型将反射镜安装在循环水槽内，可将激光由流场下游反射至上游，辅助实现大面积尾流场的捕捉，同时能捕捉到绕流物体下方流场信息。反射镜置于流场下游较远处，对监测段流场的干扰很小，并且不会影响到循环水槽内流场质量和实验精度。
【专利说明】
一种用于循环水槽激光粒子图像测速系统的激光反射装置
技术领域
[0001 ]本实用新型涉及流体力学和空气动力学领域，特别是涉及一种通过对循环水槽内的流体多次摄像以记录流场中粒子速度的粒子图像测速技术所使用的激光反射装置。
【背景技术】
[0002]粒子图像测速技术(PIV)作为一种全新的无扰、瞬态、全场速度测量方法，在流体力学及空气动力学研究领域具有极高的学术意义和实用价值，其是一种利用多次摄像以记录流场中粒子的位置，并分析摄得的图像，从而测出流动速度的方法。
[0003]其中的成像系统一般由双脉冲激光片光源、透镜和照相机构成。用于照射动态微粒场的片光源由脉冲激光通过透镜形成。现有技术在循环水槽中使用PIV系统时，是将激光从水槽的自由面上方投射下来，但是这种方法难以捕获绕流物体下方的流场信息，并且受激光器投射角度的影响，视场较小，适用性较差。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型的目的是要提供一种通过对循环水槽内的流体多次摄像以记录流场中粒子速度的粒子图像测速技术所使用的激光反射装置。
[0005]特别地，本实用新型提供了一种用于循环水槽激光粒子图像测速系统的激光反射装置，包括:
[0006]循环水槽，为首尾相联的回形管状结构，包括驱动流体运动的动动力段，直径逐渐变粗的扩张段，弧形的整流段，以及直径一致的监测段；
[0007]反射镜，倾斜地安装在所述监测段的流体排出一端；
[0008]激光器，设置在所述监测段的一侧，且发出的激光经所述反射镜反射后水平地向所述监测段的流体进入方向发散。
[0009]进一步地，所述反射镜的宽度小于或等于对所述监测段流场造成可忽略影响的最大宽度。
[0010]进一步地，所述监测段的侧壁为平整且透明的光学玻璃。
[0011 ]进一步地，所述整流段通过收缩的出口与所述监测段连接。
[0012]进一步地，所述动力段内安装有推动流体运动的螺旋浆，和驱动所述螺旋浆工作的电机。
[0013]进一步地，所述反射镜通过固定在所述循环水槽两侧的支架安装在所述监测段内。
[0014]本实用新型将反射镜安装在循环水槽内，可将激光由流场下游反射至上游，辅助实现大面积尾流场的捕捉，同时能捕捉到绕流物体下方流场信息。反射镜置于流场下游较远处且宽度足够小，对监测段流场的干扰很小，并且不会影响到循环水槽内流场质量和实验精度。
【附图说明】
[0015]图1是根据本实用新型一个实施例的激光反射装置的结构示意图。
【具体实施方式】
[0016]如图1所示，本实用新型一个实施例的用于循环水槽激光粒子图像测速系统的激光反射装置100—般性地包括:作为实验流体循环流动的循环水槽10，和安装在循环水槽10内的用于反射激光的反射镜20，以及作为片光源的激光30。
[0017]该循环水槽10为首尾相联的回形管状结构，根据循环水槽10对流体的处理方式不同，将循环水槽10依次划分为驱动流体运动的动力段11，直径逐渐变粗的扩张段12，弧形的整流段13，以及直径一致的监测段14，各段之间可以通过弧形过度管连接。
[0018]该反射镜20倾斜地安装在监测段14的流体排出一端，以尽量减少反射镜20对流体运动速度的影响，反射镜20的倾斜方向和倾斜角度，以最终需要的激光束方向来确定。
[0019]该激光器30设置在监测段14的一侧，且发出的激光经反射镜20反射后水平地向监测段14的流体进入方向发散。
[0020]本实施例将反射镜20安装在循环水槽10内，可将激光由流场下游反射至上游，辅助实现大面积尾流场的捕捉，同时能捕捉到绕流物体40下方流场信息。反射镜20置于流场下游较远处，对监测段14流场的干扰很小，并且不会影响到循环水槽10内流场质量和实验精度。该实施例能够使粒子测速系统在循环水槽中的使用更加便捷，使大范围尾流场的测量成为现实。
[0021]进一步地，为提供足够的反射光，该反射镜20的宽度可以小于或等于对监测段流场造成可忽略影响的最大宽度。这里的可忽略影响的最大宽度是指反射镜放置在流动的监测段内，并不会影响流体的流动性能。如本实施例中，该反射镜的宽度为I厘米，基本上对流体的流动没有影响。反射镜20在长度上应能够完全放入监测段14内，且倾斜成指定角度。进一步地，为使反射镜20能够调整倾斜角度及固定当前调整后状态，该反射镜20可以通过固定在循环水槽10两侧的支架安装在监测段14内。通过支架可以夹持地固定反射镜20的一端，从而以另一端为支点进行反射角度的调整。具体的支架可以设置在监测段14的上方并可沿监测段14轴向上移动，从而以反射镜20的顶边为移动边，调整反射镜20相对监测段14底部的倾斜角度。为提高反射效果并减少激光损失，该监测段14的侧壁可以为平整且透明的光学玻璃。在本实施例中，激光器30安装在监测段14的下方，其激光垂直向上射向监测段14内，并被45度倾斜的反射镜20水平的向监测段14的进口方向反射。
[0022]进一步地，在本实用新型的一个实施例中，为使流体在监测段14内能够获得均匀的流速，该整流段13可以通过收缩的出口 131与监测段14连接。整流段13的直径为其出口131的三倍，而监测段14的直径则大于该出口 131的直径而小于整流段13的直径。经过出口131压缩后出来的流体，再进入扩张的监测段14，使进入监测段14的流体具备一定的推进速度。此外，在动力段11内还可以安装推动流体沿循环水槽10运动的螺旋浆111，以及驱动螺旋浆111工作的电机112。
[0023]至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本实用新型的多个示例性实施例，但是，在不脱离本实用新型精神和范围的情况下，仍可根据本实用新型公开的内容直接确定或推导出符合本实用新型原理的许多其他变型或修改。因此，本实用新型的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。
【主权项】
1.一种用于循环水槽激光粒子图像测速系统的激光反射装置，其特征在于，包括: 循环水槽，为首尾相联的回形管状结构，包括驱动流体运动的动力段，直径逐渐变粗的扩张段，弧形的整流段，以及直径一致的监测段； 反射镜，倾斜地安装在所述监测段的流体排出一端； 激光器，设置在所述监测段的一侧，且发出的激光经所述反射镜反射后水平地向所述监测段的流体进入方向发散。2.根据权利要求1所述的激光反射装置，其特征在于， 所述反射镜的宽度小于或等于对所述监测段流场造成可忽略影响的最大宽度。3.根据权利要求1所述的激光反射装置，其特征在于， 所述监测段的侧壁为平整且透明的光学玻璃。4.根据权利要求1所述的激光反射装置，其特征在于， 所述整流段通过收缩的出口与所述监测段连接。5.根据权利要求1所述的激光反射装置，其特征在于， 所述动力段内安装有推动流体运动的螺旋浆，和驱动所述螺旋浆工作的电机。6.根据权利要求1所述的激光反射装置，其特征在于， 所述反射镜通过固定在所述循环水槽两侧的支架安装在所述监测段内。
【文档编号】G01P5/20GK205608020SQ201620428335
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2016年5月12日
【发明人】李勇, 许雷阁, 江文滨, 林缅
【申请人】中国科学院力学研究所