集测得的距离数据，利用数据采集电路采集所述所述激光测距仪所测的距 离数据；
[00%] 006:采集溫湿度传感器测量的溫湿度值，利用采集模块采集溫度传感器测得的环 境溫度值和湿度传感器测得的环境湿度值；
[0029] 007:对所述受热片加热，测量并记录所述受热片的溫度随时间的变化；
[0030] 008:修正所测受热片的溫度数据，PC机根据所述距离数据、所述环境湿度值对所 测受热片的溫度进行修正；
[0031] 009:计算近壁面流速，PC机根据近壁面流速的计算公式计算待测近壁面的流速。
[0032] 在上述步骤中的007步，具体又有Ξ种实施方式：
[0033] 实施方式一:利用加热源红外定向强福射器加热所述受热片，利用高精度高速红 外测溫装置测量并记录所述受热片热平衡时的溫度。
[0034] 实施方式二：利用加热源红外定向强福射器加热所述受热片，在所述加热源停止 加热的瞬间，利用高精度高速红外测溫装置测量并记录在停止加热的瞬间受热片的溫度， W及在后续的降溫过程中受热片的溫度随时间的变化。
[0035] 实施方式Ξ:利用加热源红外定向强福射器或低功率激光加热器将所述受热片加 热到高于环境溫度20-60°C，利用高精度高速红外测溫装置测量并记录受热片停止加热时 的溫度值W及在降溫过程中溫度随时间的变化。
[0036] 在上述008步骤中，对高精度高速红外测溫装置测量测量的受热片的溫度进行修 正，修正时需要结合激光测距仪提供距离数据、湿度传感器测量的环境湿度值进行修正。
[0037] 在上述步骤中的009步中，根据公式
^算近壁面的流速，其 中，μ为流体动力粘度，P为流体密度，L为特征长度，1为定型尺寸，λ为流体热导率，C P为流 体等压比热容，m、a、b为流动状态相关系数，h为对流换热系数。
[0038] h的计算公式3
其中q为总热流密度，q 1为测量溫度时加热源 对所述受热片输入的能量密度，ε为物体的福射率，σ为斯特潘-玻尔兹曼常量，Ts为所述受 热片修正后的溫度值，Too为所述环境溫度。
[0039] q的计算公式关
I其中，c为所述受热片材料的比热容，p s为所述受热 片材料密度，δ为所述受热片的材料厚度，为修正后的溫度在降溫时随时间的变化率，根据 步骤007、008得到修正后的溫度随时间的变化，进而求解出受热片修正后的溫度在降溫时 随时间的变化率 dt
[0040] qi的计算公式为qi = P/S，其中，P为加热源的输出功率，S为所述受热片的面积。 [0041 ]在实施方式一中，总热流密度q = 0W/m2，q i = P/S，在实施方式二、Ξ中，qi = 0W/ m2，q利用公式
来求解。
[0042] 本实用新型提供的方法及装置不与待测壁面接触，对边界层流动无干扰，并具有 测量方便、快速、精度高，布置灵活、简单的特点，可W精确地测量流场中物体近壁面流动速 度，为测量近壁面流速提供了一种新方法，而且本实用新型提供的方法仅需在实验物体表 面需要测量流速的位置粘贴贴片或贴膜，使用简便灵活，对实验物体无损坏，实验时仅需在 物体上粘贴厚度很小的贴片或贴膜，不需布置管、线等，对近壁面处流动无干扰，使实验结 果更加准确。此外，实验只需消耗贴片或贴膜，并且设备能耗低，单次实验成本较低。
[0043] 本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他 实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统 而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所W描述的比较简单，相关之处参见方法部分说 明即可。
[0044] 本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，W上实施例 的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核屯、思想；同时，对于本领域的一般技术 人员，依据本实用新型的思想，在【具体实施方式】及应用范围上均会有改变之处。综上所述， 本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。
【主权项】
1. 一种近壁面流速测量装置，其特征在于，所述装置包括激光指示器、激光测距仪、加 热源、高精度高速红外测温装置、温度传感器、湿度传感器、控制电路模块、数据采集电路、 PC机和受热片，所述受热片粘贴于待测壁面，所述激光指示器、激光测距仪、加热源、高精度 高速红外测温装置、温度传感器、湿度传感器、控制电路模块、数据采集电路、PC机布置在风 洞试验流场之外，所述激光指示器、激光测距仪、加热源、高精度高速红外测温装置的输入 端与所述控制电路模块的输出端相连接，所述控制电路模块的输入端与所述PC机的输出端 相连接，所述温度传感器、湿度传感器、激光测距仪、高精度高速红外测温装置的输出端与 所述数据采集电路的输入端相连接，所述数据采集电路的输出端与所述PC机的输入端相连 接，所述PC机根据近壁面流速的计算公式以及所述数据采集电路采集的数据计算出近壁面 流速。2. 根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述加热源为红外定向强辐射器或低 功率激光加热器。3. 根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述受热片的表面尺寸大于加热光 斑，所述受热片包括受热层、反射涂层、绝热层、粘贴层。4. 根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述受热片为贴片或贴膜。5. 根据权利要求3所述的测量装置，其特征在于，所述受热层用于吸收加热源向其输入 的能量并转化为自身内能;所述反射涂层用于将透射过受热层的能量反射回受热层，使能 量完全被受热层吸收;所述绝热层用于隔绝所述受热层向物体传导热量;所述粘贴层用于 使所述受热片牢固地粘贴于待测壁面。
【专利摘要】本实用新型公开一种近壁面流速测量装置，该装置的激光指示器、激光测距仪、加热源、高精度高速红外测温装置的输入端与控制电路模块的输出端相连接，控制电路模块的输入端与PC机的输出端相连接，温度传感器、湿度传感器、激光测距仪、高精度高速红外测温装置的输出端与数据采集电路的输入端相连接，数据采集电路的输出端与PC机的输入端相连接，PC机根据近壁面流速的计算公式以及所述数据采集电路采集的数据计算出近壁面流速。本实用新型提供的装置不与待测壁面接触，对边界层流动无干扰，并具有测量方便、快速、精度高，布置灵活、简单的特点。
【IPC分类】G01M9/06, G01P5/00, G01M9/04
【公开号】CN205301357
【申请号】
【发明人】曹杰汛, 胡兴军, 刘宇堃, 杜玮, 薛超坦, 李冠群, 惠政, 姚宏义, 王彬彬, 董春波
【申请人】吉林大学
【公开日】2016年6月8日
【申请日】2016年1月8日