基于LDV测速技术对风洞流速分布规律探索性研究

本文采用激光多普勒测速仪(LDV)非接触式测速技术研究风洞流速分布规律,通过对不同风速段的测量,测试风洞装置的风场气流均匀性及风速稳定性,并对风洞试验段的气流流动特性进行探索性研究,对数据和图例进行了研究分析,提取有效数据值,对后续试验任务进行有效的调整和规划,为进一步研究整个风洞流速分布规律提供参考。

基于LDV测速算法的多普勒频率测量不确定度分析和评定

为了明确激光多普勒测速仪(LDV)通过转盘装置校准的低速结果在高速的适用性,分析得到LDV测量流速的不确定度与测量体中的干涉条纹间距和多普勒频率的不确定度相关。由于干涉条纹间距与被测流速无关,则高、低流速测量结果不确定度间的可能差异由多普勒频率算法引入。用基于蒙特卡洛法(MCM)传播概率分布评定测量不确定度的方法分析在不同流速下多普勒频率算法引入的多普勒频率测量不确定度,发现在流速为0.1~340 m/s时,由多普勒频率算法引入的多普勒频率相对不确定度均小于0.03%,且该相对不确定度在不同流速下基本保持不变。流速不同产生的多普勒频率不确定度差异对LDV测速结果的影响小于0.013%,验证了测速算法精度的适用范围。得到了LDV低速校准结果可以应用于高速测量的结论,解决了高流速测量的溯源问题。

基于对水速度的LDV/SINS水平阻尼方法

针对当前捷联惯性导航系统外阻尼技术依赖对地绝对速度的问题,提出基于对水速度的激光多普勒测速仪(LDV)/捷联惯性导航系统(SINS)水平阻尼方法:利用激光多普勒测速仪输出的对水速度作为捷联惯性导航系统的外参考速度;并使用延迟状态卡尔曼滤波算法,以速度的变化量作为观测量,屏蔽外速度常值误差对系统的影响,提高导航的精度。半物理仿真结果表明,该方法能够实现捷联惯性导航系统误差的有效阻尼;相比于传统阻尼方法,使用该方法进行阻尼,位置导航精度可提高84.05%,速度导航精度可提高84.89%。

基于LDV的超高速循环水槽流场流速测量

循环水槽试验段流场的不均匀度和紊流度是衡量循环水槽流场品质的重要指标。为研究超高速闭式循环水槽试验段的流场品质,在8种来流速度下,采用激光多普勒测速仪(Laser Doppler Velocimeter,LDV),通过建立流场测量点阵列对循环水槽试验段的3处流场截面进行轴向流速测量,并对其不均匀度和紊流度进行计算。试验结果表明:在8种来流速度下,试验段流场截面流速的不均匀度均小于1%;在8 m/s的试验段来流速度下,截面流场的紊流度均小于0.5%。试验测量结果满足循环水槽流场品质对不均匀度和紊流度的技术指标要求,可为超高速闭式循环水槽的试验研究和优化设计提供初步的测试数据支撑。

180°矩形弯管流场的LDV测量

采用激光多普勒测速仪（简称LDV）对180°矩形弯管内流场进行了测量，得到时均速度、湍流强度等数据。除靠近内壁r^＋=0．1位置，弯管纵截面上的切向速度沿轴向基本不变，但靠近弯管上下壁面的切向速度逐渐减小直至为零。在弯管的主流区域，0°～60°之间的纵截面上，内侧切向速度增大，外侧切向速度减小；60°～180°之间的纵截面上，内侧切向速度减小，外侧切向速度增大。在整个弯管段内，内侧切向速度总是大于外侧的切向速度。由于受到边界层分离和二次流的影响，90°～180°纵截面上r^＊ =0．1位置的切向速度产生明显的变化。轴向速度值远小于切向速度值，并且沿轴向变化不大。轴向速度的正、负之分，说明了二次流的存在，并且二次流的旋转中心从外壁向内壁移动。切向和轴向湍流强度的数量级一样，基本在0．1V。左右。切向湍流度在150°～180°纵截面r^＊ =0．1位置的变化很大；但是轴向湍流强度分布比较平稳，其值沿轴向和径向变化不大。

基于2D-LDV技术的船舶螺旋桨三维流场结构分析(英文)

利用2D-LDV设备,通过优化布置测试点,获得了均匀来流下螺旋桨尾流场三维流动数据。展示了宏观的流场动态以及微观的流动信息,如尾涡和梢涡在流场中的分布情况、尾涡部流动的剪切效应、梢涡部的绕流及流动分离状态。计算了水动力螺距角以及螺旋桨附着涡的总环量。试验显示了LDV技术在流动细节测试方面的优势,获得的定量信息可以为相关研究人员提供技术支持。

导管螺旋桨内流场的LDV测量

为了探讨导管内流场,通过在导管壁上开窗口,使用LDV激光穿过窗口方案来测量导管螺旋桨的内流场。测量结果表明该方案测量导管内流场是可行的,并为导管内螺旋桨叶片的环量分布分析提供了条件。

高精度宽测速范围精确方向判别单模VCSEL自混合LDV

单模VCSEL(Vertical cavity surface emitting laser)激光器自混合LDV(Laser Doppler veloci- tymeter)系统的温度特性和外腔长度L_(ext)(激光器前腔镜到目标散射面之间的光程)可变范围优于多模激光器LDV系统。应用差频模拟锁相环信号处理技术,明显提高了单模VCSEL自混合LDV测速精度和测速动态范围.用多普勒频移f_d的分频跟踪三角波电流调制技术,提高了运动方向判别的精度和动态范围.实验结果表明,在外腔长度为30mm±3mm、温度为0℃～55℃、采样时间0.1s、激光器无温控的条件下,分辨率优于0.2%;在测速范围为30～480mm/s的条件下,测速精度优于1%;在速度范围为5～480mm/s的条件下,测速精度优于2%.在电源电压为5V时,正向运动方向指示电平大于4.9V,反向运动方向指示电平小于0.1V.

贯流泵扩管内流场的三维LDV测量

贯流泵扩管对贯流泵装置性能的改善有一定作用,采用三维多普勒激光测速仪(LDV)对贯流泵扩管内流场进行流动测量,获得了扩管内各速度分量的分布规律,周向速度从进口到出口逐渐减小,靠近轮毂处和轮缘处周向流速逐渐减小;轴向速度呈"U"形分布,靠近壁面流速很小,中间区域的流速比较大,随着扩管的扩散,轴向速度有减小的趋势;径向速度的分布情况也是中间速度比较大,靠近壁面处流速减小。同时将测量结果与CFD计算结果进行了比较。结果表明:计算值与试验值的流速分布趋势基本一致,两者的周向速度和轴向速度比较接近,但是径向速度由于其本身的流速较小,所以从相对值来说计算值和试验值偏差比较大。

单柱单锥型液-液旋流分离管内流场的LDV诊断

应用二维激光多普勒仪(LDV)对一种单柱单锥型液-液旋流分离管内流场进行了测量,考察了流量、溢流比、压力比和气芯等参数对流场的影响。测量结果表明:切向速度分布呈典型的Rankine涡结构,沿轴向衰减很少,表明所用锥角是合适的;因该旋流管的水力直径较大,切向速度的总体水平较低,由此对了离特性带来不利影响。此外,没有观察到切向速度分布的双峰分布现象。轴向速度的总体水平较低,尤其是在锥形管的上游更为明显,这既有助于增加液流在旋流管中的停留时间,改善了离特性,也有利于降低压力损失,改善旋流管的低阻特性;雷诺应力总体上呈近轴与近壁处大,其它区域中小的分布趋势;上游的轴向正应力大于切向正应力,而下游的切向正应力又大于轴向正应力,表明其中湍流的各向异性特性;在所考察的四种工况因素中,以流量的影响范围和程度最大,压力比、溢流比及气芯的影响仅表现在近轴区中。

用LDV研究柴油机不同燃烧室对缸内湍流场的影响

本文对两种不同形状的燃烧室，采用激光多普勒测速技术（ＬＤＶ），在一个测量平面内，测量了轴向和切向的瞬时速度随曲轴转角的变化规律，并采用相平均法，计算了两个方向的平均速度和湍流度。根据测量结果，分析了两种燃烧室结构情形下，气缸内气流运动的规律，并比较了二者的异同，从而阐述了两种燃烧室对油气混合、燃烧、污染物生成影响的不同规律，为燃烧室的合理设计、提高柴油机性能，提供了有力的依据。

LDV/PIV全场速度测量的误差分析

针对激光多普勒测速和激光粒子图像速度场测量的实验结果误差 ,提出了一种基于不可压缩流连续性的全场综合误差分析方法 .通过对轴对称旋转流动全场实验测量结果的误差分析发现 ,其实际全场测速综合误差虽然都小于 4% 。

管式燃烧器烧嘴上方细水雾雾场特性的LDV/APV实验研究

运用三维激光相位多普勒(APV/LDV)测试系统,对管式燃烧器烧嘴上方细水雾的雾场特性进行实验研究,结果表明粒径和液滴沿轴向的速度都随着混合气流量的增大而增大,且随着与烧嘴距离的增大,速度先增大后稍微减小,可以近似地看作相等,实验结果合理。

三维LDV/APV系统测量大尺度雾场的硬件布局参数及应用

通过不导电球形粒子的光散射理论，对三维ＬＤＶ／ＡＰＶ系统的硬件布局参数进行了探讨，选择了合适的粒径测量灵敏度及动态范围，可以有效测量三维大尺度雾场内液滴粒径分布、速度分布以及体积通量等重要特性参数，从而避免了短焦距发射探头和接收器不便有效测量三维大尺度雾场的缺点．该布局参数的可行性在实验中得到验证。

高精度宽动态范围单模VCSEL自混合LDV测速方法的研究

自混合激光多普勒测速(laser Doppler velocimetry,LDV)精度与激光器模式、多普勒信号频率展宽、激光器前腔镜到反射面距离(外腔长)的变化范围以及速度的动态范围等因素密切相关,研究结果表明,采用新型小功率单模垂直腔表面发射激光器(vertical-cavity surface-emitting laser,VCSEL)和模拟差频锁相技术,在外腔长度为30 mm±1 mm,速度范围为30～480 mm/s,采样时间为0.1 s的条件下,测速精度优于1%,重复精度优于0.2%,具有测速精度高、动态范围大、成本低等特点.

非正交LDV测量三维速度的一些研究

激光多普勒技术 (LDV)已经得到了广泛的应用 ,成为非接触测量速度场的重要工具。差动式LDV成为激光多普勒测量技术的标准以来 ,由于各种限制条件 ,一般不能直接利用正交LDV测量三维速度。而必须使用非正交LDV系统先测量得到非正交的三维速度 ,然后通过变换方程求得正交三维速度。通过理论分析 ,非正交LDV技术测量三维速度得到的一些结论对实际测量具有指导作用。

三维LDV/APV系统研究细水雾与射流卷吸现象

利用三维激光多普勒测速计和自适性相位多普勒速度计系统 (三维 LDV/APV系统 ) ,通过观察和测量细水雾被射流卷吸的现象 ,获取了细水雾的平均速度、平均粒径和雾通量等特性参数 ,深化认识细水雾被射流卷吸的机理 ,为下一步进行细水雾被火焰卷吸现象的实验研究打下了良好的基础。

机匣视窗折射对LDV聚焦的影响分析

为了分析激光束经过机匣视窗后聚焦状态的变化情况,发展了一套通用程序,可用于计算不同的测量条件下,激光束穿过不同尺寸机匣视窗时的折射情况,并对其结果的可信性进行了验证.利用所发展的程序,以二维LDV探头为例,分析了典型情况下蓝光、绿光焦点偏移情况,以及蓝光与绿光焦点之间偏移量的变化情况,并给出了确定焦点重合的计算准则.计算结果表明:如果不进行特殊的光学修正,LDV测量时必须要选取小的探头角度和浅的测点深度.

离心泵蜗壳内部高粘油时均流动的LDV测量

本文用LDV测量了最优工况和小流量工况下，输送运动粘度为48mm2／s高粘油时，蜗壳第Ⅳ、Ⅵ和Ⅷ断面内的时均切向、径向速度。给出了角动量随半径的变化关系，并与输送粘度为1mm2／s水时的角动量进行了比较。

基于LDV技术的发动机缸内气体流态的试验研究

通过由He-Ne激光器组成的激光多普勒测速法（LDV）系统,对转速为600 r/min时单缸四冲程试验发动机气缸内工作气体进行速度测量及数据处理,分析其分布状态。试验结果表明：气缸工作时气体的瞬时速度、平均速度及变化强度是可以表述和测定的;曲轴转角为90°CA气缸中心和缸壁附近方向向下的值是其他向上部位的1.5倍;瞬时速度在曲轴转角30~60°CA的进气行程达到最大值;180°CA时形成进气侧向上的速度比排气侧向下的速度大2.5倍的回转旋流,上止点以下10 mm的区域进气行程比压缩行程大1.6倍。