【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及风力发电设备测试，特别是涉及一种基于dic-piv风力机叶片流固耦合测试系统及方法。
技术介绍
1、随着全球对可再生能源需求的持续增长，风力发电作为一种清洁、可再生的能源形式，其重要性日益凸显。风力机叶片作为风力发电机的关键部件，其气动性能和结构强度直接影响风力机的整体效率和运行稳定性。
2、在风力机运行过程中，风力机叶片不仅受到复杂多变的风载荷作用，还需承受自身结构变形、振动以及环境因素的影响。这种多物理场耦合作用下的流固耦合现象，对叶片的气动性能、结构强度及疲劳寿命均产生显著影响。随着风电技术的快速发展，风力机叶片的尺寸不断增大，其工作环境也日益复杂，尤其是沿海及台风多发地区的风力机，需要承受极端风况的考验。因此，准确、全面地测试和分析风力机叶片在复杂物理场中的流固耦合特性，对于提升风力机的整体性能、优化叶片设计、延长使用寿命具有重要意义。
3、传统的风力机叶片测试方法主要包括有限元仿真、风洞试验等。有限元仿真虽然具有成本低、效率高的优点，但其结果的准确性高度依赖于模型的精确度和边界条件的设置。而风洞试验侧重于单一物理场的分析，即分开监测结构场和流场对风力机的影响，周期长，难以全面揭示风力机叶片在复杂物理场中的流固耦合特性。
4、近年来，随着光学测量技术和计算机图像处理技术的飞速发展，dic(数字图像相关法)和piv(粒子图像测速法)等非接触式测量技术逐渐应用于风力机叶片的测试领域。dic技术通过拍摄叶片表面的散斑图像，利用图像处理算法计算叶片的变形和位移，具有高精度、高灵敏
5、有鉴于此，如何提供一种基于dic-piv技术的高效、精确、全面的风力机叶片流固耦合测试系统，是本领域技术人员亟需解决的问题。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种基于dic-piv风力机叶片流固耦合测试系统及方法，以解决现有技术存在的问题。
2、为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：本专利技术提供一种基于dic-piv风力机叶片流固耦合测试系统，包括：
3、风力机，其具有叶片，所述叶片表面具有散斑图层；
4、风洞，其出风端与所述风力机对应，用于形成带有示踪粒子的流场并带动叶片旋转发电；
5、piv测试机构，用于测量流场中示踪粒子的运动轨迹；
6、dic高速相机，用于采集叶片表面的散斑图层图像；
7、计算机，与所述piv测试机构、dic高速相机电连接，所述计算机能够根据流场中示踪粒子的运动轨迹和叶片表面的散斑图层图像计算叶片的变形和位置以及流场的速度分布。
8、进一步的，所述piv测试机构包括：固定设置于动态平台上的piv相机和piv激光器；所述动态平台用于带动piv相机和piv激光器沿水平方向移动，所述piv相机和piv激光器均与所述风力机对应，且所述piv相机和piv激光器均与计算机电连接；计算机能够通过负载控制设备和功率调节设备调节piv激光器的输出功率，并将piv激光器的输出功率记录；计算机能够通过负载控制设备和功率调节设备调节风力机的输出功率，并将风力机的输出功率记录。
9、进一步的，所述piv相机通过相机固定平台固定安装在所述动态平台上，所述piv激光器通过激光器固定平台固定安装在所述动态平台上。
10、进一步的，所述动态平台由智能磁驱模组驱动。
11、进一步的，还包括光源，所述光源与所述风力机对应；所述dic高速相机安装在三脚架上，所述光源安装在固定架上。
12、本专利技术还提供一种基于dic-piv风力机叶片流固耦合测试方法，包括以下步骤：
13、s1：在风力机的叶片表面喷涂形成散斑图层，将风力机安装在与风洞出风端对应的位置；
14、s2：启动dic高速相机、piv相机和piv激光器，利用piv相机采集流场中示踪粒子的运动轨迹，利用dic高速相机采集叶片表面的散斑图层图像；
15、s3：通过计算机将s2中采集的流场中示踪粒子的运动轨迹、叶片表面的散斑图层图像进行处理，计算叶片的变形和位移以及流场的速度分布；
16、s4：根据s3计算得出的叶片的变形和位移以及流场的速度分布结果评估叶片的气动性能和结构强度。
17、本专利技术公开了以下技术效果：
18、本专利技术结合dic和piv两种技术，利用dic高速相机、piv相机和计算机内部的图像处理算法实现了对叶片变形、叶片位移和流场速度的同步测量，实现了对叶片微小变形和流场细微变化的精确捕捉，提高了测试效率、测试的全面性和准确性。
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1.一种基于DIC-PIV风力机叶片流固耦合测试系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种基于DIC-PIV风力机叶片流固耦合测试系统，其特征在于，所述PIV测试机构包括：固定设置于动态平台(10)上的PIV相机(2)和PIV激光器(4)；所述动态平台(10)用于带动PIV相机(2)和PIV激光器(4)沿水平方向移动，所述PIV相机(2)和PIV激光器(4)均与所述风力机对应，且所述PIV相机(2)和PIV激光器(4)均与计算机(9)电连接；计算机(9)能够通过负载控制设备和功率调节设备(8)调节PIV激光器(4)的输出功率，并将PIV激光器(4)的输出功率记录；计算机(9)能够通过负载控制设备和功率调节设备(8)调节风力机的输出功率，并将风力机的输出功率记录。
3.根据权利要求2所述的一种基于DIC-PIV风力机叶片流固耦合测试系统，其特征在于，所述PIV相机(2)通过相机固定平台(13)固定安装在所述动态平台(10)上，所述PIV激光器(4)通过激光器固定平台(12)固定安装在所述动态平台(10)上。
4.根据权利要求2所述的一
5.根据权利要求1所述的一种基于DIC-PIV风力机叶片流固耦合测试系统，其特征在于，还包括光源(1)，所述光源(1)与所述风力机对应；所述DIC高速相机(3)安装在三脚架(15)上，所述光源(1)安装在固定架(16)上。
6.一种基于DIC-PIV风力机叶片流固耦合测试方法，其特征在于，包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种基于dic-piv风力机叶片流固耦合测试系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种基于dic-piv风力机叶片流固耦合测试系统，其特征在于，所述piv测试机构包括：固定设置于动态平台(10)上的piv相机(2)和piv激光器(4)；所述动态平台(10)用于带动piv相机(2)和piv激光器(4)沿水平方向移动，所述piv相机(2)和piv激光器(4)均与所述风力机对应，且所述piv相机(2)和piv激光器(4)均与计算机(9)电连接；计算机(9)能够通过负载控制设备和功率调节设备(8)调节piv激光器(4)的输出功率，并将piv激光器(4)的输出功率记录；计算机(9)能够通过负载控制设备和功率调节设备(8)调节风力机的输出功率，并将风力机的输出功率记录。
3.根据...
【专利技术属性】
技术研发人员：张立茹，贾靖，闫思佳，魏安豪，侯雨奇，邱桐，郭焕然，杜丁，
申请(专利权)人：内蒙古工业大学，
类型：发明
国别省市：
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