一種模擬熱輻射引發(fā)的湍流現(xiàn)象的裝置及模擬方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種模擬熱輻射引發(fā)的湍流現(xiàn)象的裝置及模擬方法，該裝置包括面板、盛槽、可拼裝散熱板、分段可控加熱裝置、定位導(dǎo)軌及成像設(shè)備、支架和面板安裝導(dǎo)軌，所述面板安裝導(dǎo)軌置于盛槽的滑槽內(nèi)，面板安裝導(dǎo)軌上開(kāi)有與面板的安裝插銷相匹配的定向卡口，散熱面板置于盛槽中，分段可控加熱裝置對(duì)可拼裝散熱板進(jìn)行分段可控加熱，可控加熱裝置置于支架上，所述定位導(dǎo)軌用于安裝固定成像設(shè)備。該裝置能夠在各種季節(jié)、時(shí)間、在很小的空間就能獲得人為可設(shè)計(jì)的、可控制的、可重現(xiàn)的、真實(shí)的熱浪引起的空氣湍流數(shù)據(jù)，并提供了一種可以輔助研究人員更便捷的對(duì)獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理方法，進(jìn)而加快研究或研究測(cè)試。
【專利說(shuō)明】一種模擬熱輻射引發(fā)的湍流現(xiàn)象的裝置及模擬方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種湍流現(xiàn)象的模擬裝置，尤其涉及模擬熱輻射引發(fā)的湍流現(xiàn)象的裝置及模擬方法，可應(yīng)用于流體物理、氣象學(xué)、圖像處理、智能交通、安防監(jiān)控等領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]流體、熱現(xiàn)象和圖像處理等研究人員在研究熱浪引起的空氣湍流的機(jī)理和影響時(shí)，往往不得不專門選擇炎熱的夏季中午、到可能幾公里外甚至更遠(yuǎn)的地方挑選空曠的場(chǎng)地、擺設(shè)必要的物品并由專人看管、費(fèi)盡心思去搭建架設(shè)用于數(shù)據(jù)獲取的設(shè)備以保證無(wú)誤的獲取指定位置的數(shù)據(jù)信息，并且可能還要再另外多次選擇合適的但是條件艱苦惡劣的地點(diǎn)和時(shí)間以及時(shí)機(jī)，多次反復(fù)才能獲得想要的數(shù)據(jù)。給研究工作帶來(lái)了極大的不便，因此需要一種可以輔助研究人員更便捷獲得各種情況下湍流現(xiàn)象的數(shù)據(jù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對(duì)已有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明目的在于提供一種模擬熱輻射引發(fā)的湍流現(xiàn)象的裝置，本發(fā)明裝置真實(shí)模擬了光傳播(氣體)介質(zhì)在不同溫度分布情況下，因溫差導(dǎo)致的湍流現(xiàn)象。
[0004]本發(fā)明的另一目的在于提供模擬熱輻射引發(fā)的湍流現(xiàn)象的模擬方法。
[0005]本發(fā)明的發(fā)明目的是通過(guò)如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0006]一種模擬熱輻射引發(fā)的湍流現(xiàn)象的裝置，包括提供湍流發(fā)生前后圖樣的面板1、盛槽3、可拼裝散熱板4、分段可控加熱裝置5、定位導(dǎo)軌6及成像設(shè)備、支架7和面板安裝導(dǎo)軌8，所述盛槽3內(nèi)部邊沿上側(cè)設(shè)有滑槽，所述面板安裝導(dǎo)軌8置于盛槽3的滑槽內(nèi)，所述面板安裝導(dǎo)軌8上開(kāi)有與面板I的安裝插銷相匹配的定向卡口 9，所述可拼裝散熱面板4及對(duì)應(yīng)的熱傳輸介質(zhì)置于盛槽3中，所述分段可控加熱裝置5圍繞盛槽3底部及周邊對(duì)可拼裝散熱板4進(jìn)行分段可控加熱，所述可控加熱裝置5置于可調(diào)整高度的支架7上，所述定位導(dǎo)軌6用于安裝固定成像設(shè)備。
[0007]所述模擬熱輻射引發(fā)的湍流現(xiàn)象的裝置還裝有對(duì)照面板2，對(duì)照面板2提供面板I的比對(duì)圖樣，對(duì)照面板2為透明板，面板2的圖樣及位置與面板I總是一致，正向觀面板2圖樣剛好完全覆蓋面板I圖樣，但顏色為面板I的互補(bǔ)色；可為(局部)透明電子顯示板。
[0008]所述盛槽3內(nèi)部邊沿上側(cè)設(shè)有的滑槽是兩根垂直交叉的滑槽。所述的盛槽3的面積不小于50cmX50cm,以保證中部有足夠大的面積內(nèi)有均勻穩(wěn)定熱福射。
[0009]所述分段可控加熱裝置5用于對(duì)可拼裝散熱板4進(jìn)行分段獨(dú)立加熱，溫度可以調(diào)控，可采用可編程調(diào)控的加熱裝置。
[0010]所述面板I選用熱膨脹系數(shù)較低的材質(zhì)，面板I可采用電子顯示屏，如LED等，這樣能夠通過(guò)編程方便的設(shè)計(jì)面板的圖樣形式，并且通過(guò)調(diào)節(jié)圖樣的亮度可以在一定程度上模擬被觀測(cè)目標(biāo)到成像設(shè)備的距離；此時(shí)對(duì)照面板2可以選擇透明的顯示器配合面板I使用。[0011]所述可拼裝散熱板4用于不同熱輻射環(huán)境(如石山、沙地、水面)的仿真，可拼裝散熱板4采用拼裝的方式，只要確保拼裝后的邊界能夠完好的與盛槽3的內(nèi)邊界貼合即可。散熱板4可以由平地、坑洼、溝壑、高山等多種形式組合拼裝，對(duì)應(yīng)的可以選取石質(zhì)表面、沙粒、泥土、金屬、混凝土等多種材質(zhì)，此外，還可以進(jìn)一步敷以植被，添水等更真實(shí)的模擬輻射環(huán)境。
[0012]所述定位導(dǎo)軌6用于成像設(shè)備的固定和定位。定位導(dǎo)軌6的設(shè)計(jì)可仿照采用面板安裝導(dǎo)軌8的設(shè)計(jì)方式，此時(shí)，2條導(dǎo)軌上可以設(shè)置刻度線，刻度范圍可根據(jù)成像設(shè)備的布設(shè)范圍需要進(jìn)行設(shè)置加工；也可以與鉛垂線等配合使用，確保成像設(shè)備的幾次觀測(cè)位置固定。
[0013]所述支架7的面板上設(shè)有可鎖定的導(dǎo)軌，可以使面板I在一定范圍內(nèi)移動(dòng)。
[0014]所述插口 9為六邊形可定向的插口。
[0015]模擬熱輻射引發(fā)的湍流現(xiàn)象的方法，包括如下步驟:
[0016](I)根據(jù)模擬目標(biāo)選擇合適的可拼裝散熱板4和熱傳輸介質(zhì)，并填裝于盛槽3中；
[0017](2)選擇合適的面板I的圖樣，通過(guò)面板安裝導(dǎo)軌8確定并固定面板I的安裝位置；此步驟中可根據(jù)需要增加對(duì)照面板2的圖樣，用以提供面板I的比對(duì)圖樣。
[0018](3)確定和記錄成像設(shè)備在定位導(dǎo)軌6的位置，并對(duì)成像設(shè)備配置至目標(biāo)狀態(tài)；
[0019](4)獲取面板I上目標(biāo)圖樣的數(shù)據(jù)；
[0020](5)通過(guò)分段可控加熱裝置5對(duì)各分段設(shè)定合適的溫度并加熱至需要狀態(tài)；
[0021](6)獲取湍流下的圖樣數(shù)據(jù)；
[0022](7)在以上設(shè)置時(shí)做好數(shù)據(jù)記錄，根據(jù)使用目的需要和數(shù)據(jù)記錄按
[0023]上述步驟進(jìn)行新的數(shù)據(jù)獲取。
[0024]本發(fā)明的一種模擬熱輻射引發(fā)的湍流現(xiàn)象的裝置能夠在各種季節(jié)、時(shí)間、在很小的空間就能獲得人為可設(shè)計(jì)的、可控制的、可重現(xiàn)的、真實(shí)的熱浪引起的空氣湍流數(shù)據(jù)，可以支持?jǐn)?shù)據(jù)的初次獲取和驗(yàn)證用數(shù)據(jù)獲取，并提供了一種可以輔助研究人員更便捷的對(duì)獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理方法。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0025]圖1本發(fā)明裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026]圖2本發(fā)明面板的幾種設(shè)計(jì)圖樣示例，其中不同的條紋形式表示不同的顏色。
[0027]圖3本發(fā)明盛槽上的面板安裝導(dǎo)軌。
[0028]圖4本發(fā)明一種實(shí)施例下的湍流軌跡圖。
[0029]圖中的標(biāo)號(hào)說(shuō)明
[0030]I—面板
[0031]2—對(duì)照面板
[0032]3—盛槽
[0033]4 一可拼裝散熱板
[0034]5—分段可控加熱裝置
[0035]6—定位導(dǎo)軌
[0036]7—支架[0037]8—面板安裝導(dǎo)軌
[0038]9 一面板安裝定向卡口
【具體實(shí)施方式】
[0039]下面結(jié)合附圖1一圖4，進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明是如何實(shí)現(xiàn)的。
[0040]實(shí)施例1
[0041]如圖1所示，一種模擬熱輻射引發(fā)的湍流現(xiàn)象的裝置，包括提供湍流發(fā)生前后圖樣的面板1、盛槽3、可拼裝散熱板4、分段可控加熱裝置5、定位導(dǎo)軌6及成像設(shè)備、支架7和面板安裝導(dǎo)軌8，所述盛槽3內(nèi)部邊沿上側(cè)設(shè)有滑槽，所述面板安裝導(dǎo)軌8置于盛槽3的滑槽內(nèi)，所述面板安裝導(dǎo)軌8上開(kāi)有與面板I的安裝插銷相匹配的定向卡口 9 (如圖3所示)，所述可拼裝散熱面板4及對(duì)應(yīng)的熱傳輸介質(zhì)置于盛槽3中，所述分段可控加熱裝置5圍繞盛槽3底部及周邊對(duì)可拼裝散熱板4進(jìn)行分段可控加熱，所述可控加熱裝置5置于可調(diào)整高度的支架7上，所述定位導(dǎo)軌6用于安裝固定成像設(shè)備。
[0042]可以加裝與面板I同圖樣的對(duì)照面板2，如圖2中的C所示圖樣類型時(shí)的情況，此時(shí)對(duì)照面板2的圖樣宜選用面板I圖樣顏色的互補(bǔ)色以提高成像的對(duì)比度。按照要模擬的地形、植被等環(huán)境情況，選取已有的(組合成)或制作合適的散熱板4，并在盛槽3中填充合適的熱傳輸介質(zhì)，以更好的模擬仿真環(huán)境；選擇并設(shè)定好面板I和對(duì)照面板2上的圖樣，將成像設(shè)備(如高速攝像機(jī))安裝固定于成像裝備的定位導(dǎo)軌6，調(diào)整支架7和成像設(shè)備的高度使得面板1、對(duì)照面板2及成像設(shè)備的中心位于同一條中軸線上，這時(shí)啟動(dòng)成像設(shè)備獲取的圖像應(yīng)該時(shí)對(duì)照面板2上的圖樣與面板I的圖樣重合并將面板I的圖樣完全遮擋；獲取對(duì)照面板2和面板I此時(shí)的圖像Ptl (獲取的只有對(duì)照面板2上的圖樣);啟動(dòng)分段可控加熱裝置5，并分段設(shè)定合適的加熱溫度，持續(xù)拍攝獲取面板I和對(duì)照面板2的圖樣圖像(或視頻)Psrt，此時(shí)，因?yàn)闊彷椛湟鸬耐牧?，成像中能夠看到?duì)照面板2的圖樣和面板I圖樣的部分或全部；通過(guò)比對(duì)分析處理同一特征目標(biāo)在Ptl和Pset中的位置變化，可以獲取其變化軌跡，也能夠反映湍流的動(dòng)態(tài)特點(diǎn)等，為不同行業(yè)的研究人員提供直觀和易于分析的數(shù)據(jù)，同時(shí)也能夠進(jìn)行輔助驗(yàn)證。
[0043]圖4顯示了一種應(yīng)用例:圖中上排h對(duì)應(yīng)的是目標(biāo)點(diǎn)在面板I和對(duì)照面板2上的初始(實(shí)際)位置，熱輻射引起湍流后，面板I上目標(biāo)點(diǎn)的觀察相必然會(huì)對(duì)真實(shí)位置漂移，按時(shí)間先后依次獲取并記錄h、t2、t3等時(shí)刻(此處只示意4個(gè)時(shí)刻點(diǎn))面板I上同一目標(biāo)點(diǎn)(比如以特定顏色標(biāo)記)在湍流下的成像；最后，利用獲取的圖像記錄合成出目標(biāo)點(diǎn)在觀察記錄周期內(nèi)的運(yùn)動(dòng)軌跡，即圖4中下排“合成軌跡”。該軌跡反映了湍流發(fā)生時(shí)氣體運(yùn)動(dòng)態(tài)，藉此能夠研究湍流的特性，設(shè)計(jì)或驗(yàn)證對(duì)湍流下成像處理算法等。
[0044]實(shí)施例2
[0045]如圖1所示，一種模擬熱輻射引發(fā)的湍流現(xiàn)象的裝置，包括提供湍流發(fā)生前后圖樣的面板1、盛槽3、可拼裝散熱板4、分段可控加熱裝置5、定位導(dǎo)軌6及成像設(shè)備、支架7和面板安裝導(dǎo)軌8，所述盛槽3內(nèi)部邊沿上側(cè)設(shè)有滑槽，所述面板安裝導(dǎo)軌8置于盛槽3的滑槽內(nèi)，所述面板安裝導(dǎo)軌8上開(kāi)有與面板I的安裝插銷相匹配的定向卡口 9 (如圖3所示)，所述可拼裝散熱面板4及對(duì)應(yīng)的熱傳輸介質(zhì)置于盛槽3中，所述分段可控加熱裝置5圍繞盛槽3底部及周邊對(duì)可拼裝散熱板4進(jìn)行分段可控加熱，所述可控加熱裝置5置于可調(diào)整高度的支架7上，所述定位導(dǎo)軌6用于安裝固定成像設(shè)備。
[0046]不加裝對(duì)照面板2或加裝透明的有刻度格線的對(duì)照面板2。由于成像設(shè)備視角限制，當(dāng)面板I和對(duì)照面板2采用如圖2中A或圖2中B類型的圖樣時(shí)，成像設(shè)備中對(duì)照面板2的圖樣不能完全遮擋面板I的圖樣，因而不再具有實(shí)施例1中的優(yōu)點(diǎn)和便利。這時(shí)可以不加裝對(duì)照面板2，直接由加熱前后的圖像比對(duì)來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)的分析；進(jìn)一步的，可以采用透明的印有格線的面板作為對(duì)照面板，格線可以采用面板I圖樣顏色的互補(bǔ)色。
【權(quán)利要求】
1.一種模擬熱輻射引發(fā)的湍流現(xiàn)象的裝置，包括提供湍流發(fā)生前后圖樣的面板(I)、盛槽(3)、可拼裝散熱板(4)、分段可控加熱裝置(5)、定位導(dǎo)軌(6)及成像設(shè)備、支架(7)和面板安裝導(dǎo)軌(8)，其特征在于:所述盛槽(3)內(nèi)部邊沿上側(cè)設(shè)有滑槽，所述面板安裝導(dǎo)軌(8)置于盛槽(3)的滑槽內(nèi)，所述面板安裝導(dǎo)軌(8)上開(kāi)有與面板(I)的安裝插銷相匹配的定向卡口(9)，所述可拼裝散熱面板(4)及對(duì)應(yīng)的熱傳輸介質(zhì)置于盛槽(3)中，所述分段可控加熱裝置(5 )圍繞盛槽(3 )底部及周邊對(duì)可拼裝散熱板(4 )進(jìn)行分段可控加熱，所述可控加熱裝置(5)置于可調(diào)整高度且隔熱的支架(7)上，所述定位導(dǎo)軌(6)用于安裝固定成像設(shè)備。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種模擬熱輻射引發(fā)的湍流現(xiàn)象的裝置，其特征在于，所述模擬熱輻射引發(fā)的湍流現(xiàn)象的裝置還裝有對(duì)照面板(2)，對(duì)照面板(2)與面板(I)大小及圖樣相同，且與面板(I)等高同軸放置，對(duì)照面板(2)為透明材料質(zhì)板，顏色為面板(I)的互補(bǔ)色。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種模擬熱輻射引發(fā)的湍流現(xiàn)象的裝置，其特征在于，所述盛槽(3 )內(nèi)部邊沿上側(cè)設(shè)有的滑槽是兩根垂直交叉的滑槽。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種模擬熱輻射引發(fā)的湍流現(xiàn)象的裝置，其特征在于，所述分段可控加熱裝置(5 )采用可編程調(diào)控。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種模擬熱輻射引發(fā)的湍流現(xiàn)象的裝置，其特征在于，所述面板(I)選用熱膨脹系數(shù)較低的材質(zhì)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種模擬熱輻射引發(fā)的湍流現(xiàn)象的裝置，其特征在于，所述可拼裝散熱板(4)選取石質(zhì)表面、沙粒、泥土、金屬、或混凝土為材質(zhì)及不同的拼裝方式來(lái)模擬不同熱輻射環(huán)境。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種模擬熱輻射引發(fā)的湍流現(xiàn)象的裝置，其特征在于，所述定位導(dǎo)軌(6)上設(shè)置刻度線，刻度范圍根據(jù)成像設(shè)備的布設(shè)范圍需要進(jìn)行設(shè)置。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種模擬熱輻射引發(fā)的湍流現(xiàn)象的裝置，其特征在于，所述的盛槽(3)的面積不小于50cmX50cm。
9.如權(quán)利要求1一8所述的模擬裝置進(jìn)行模擬熱輻射引發(fā)的湍流現(xiàn)象的方法，其特征在于，包括如下步驟: (1)根據(jù)模擬目標(biāo)選擇合適的可拼裝散熱板(4)和熱傳輸介質(zhì)，并填裝于盛槽(3)中； (2)選擇合適的面板(I)的圖樣，通過(guò)面板安裝導(dǎo)軌(8)確定并固定面板I的安裝位置； (3)確定和記錄成像設(shè)備在定位導(dǎo)軌(6)的位置，并對(duì)成像設(shè)備配置至目標(biāo)狀態(tài)； (4)獲取面板(I)上目標(biāo)圖樣的數(shù)據(jù)； (5)通過(guò)分段可控加熱裝置(5)對(duì)各分段設(shè)定合適的溫度并加熱至需要狀態(tài)； (6)獲取湍流下的圖樣數(shù)據(jù)； (7)在以上設(shè)置時(shí)做好數(shù)據(jù)記錄，根據(jù)使用目的需要和數(shù)據(jù)記錄按上述步驟進(jìn)行新的數(shù)據(jù)獲取。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的模擬方法，其特征在于:所述(2)步驟中根據(jù)需要增加對(duì)照面板(2)的圖樣，用以提供面板(I)的比對(duì)圖樣。
【文檔編號(hào)】G09B23/00GK103489349SQ201310471072
【公開(kāi)日】2014年1月1日 申請(qǐng)日期:2013年10月10日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月10日
【發(fā)明者】劉佳偉 申請(qǐng)人:中國(guó)航空工業(yè)集團(tuán)公司上海航空測(cè)控技術(shù)研究所