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原文传递分析液滴流动的装置

专利名称：	分析液滴流动的装置
摘要：	本公开涉及一种分析液滴流动的装置。该装置包括：固定组件，用于固定试件；加热装置，用于对试件加热，使所述试件熔化，形成液滴；气流产生装置，用于在加热中的试件的表面产生气流，使液滴流动；图像获取装置，用于在液滴流动过程中获取试件的表面的图像；处理组件用于根据图像分析液滴的流动特征。根据本公开的各方面的分析液滴流动的装置通过获取试件表面液滴流动的图像，可分析液滴的流动特征，还可对对烧蚀实验中材料表面的大量液滴流动产生的流场特性进行分析，使流场特征更高效的可视化，改善向量场可视化中的遮挡和流场混乱现象。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	北京;11
申请人：	清华大学
发明人：	冯雪;张金松;岳孟坤;唐云龙;朱相宇
专利状态：	有效
申请日期：	2019-08-22T00:00:00+0800
发布日期：	2019-11-15T00:00:00+0800
申请号：	CN201910780387.X
公开号：	CN110455801A
代理机构：	北京林达刘知识产权代理事务所(普通合伙)
代理人：	刘新宇
分类号：	G01N21/84(2006.01);G;G01;G01N;G01N21
申请人地址：	100084北京市海淀区清华大学
主权项：	1.一种分析液滴流动的装置，其特征在于，包括：固定组件、气流产生装置、加热装置、图像获取装置和处理组件；所述固定组件用于固定试件；所述加热装置用于对所述试件加热，以使所述试件熔化，形成液滴；所述气流产生装置用于在加热中的试件的表面产生气流，以使所述液滴流动；所述图像获取装置用于在液滴流动过程中获取所述试件的表面的图像；所述处理组件用于根据所述图像分析所述液滴的流动特征。 2.根据权利要求1所述的分析液滴流动的装置，其特征在于，所述根据所述图像分析所述液滴的流动特征包括：控制所述图像获取装置在液滴流动过程中获取所述试件的表面的图像，所述图像包括第一时刻的图像和第二时刻的图像，其中，所述第二时刻在所述第一时刻之后；根据所述第一时刻的图像和第二时刻的图像中的液滴的位置变化确定所述液滴的位移向量；根据所述液滴的位移向量确定液滴的右柯西应变张量，并确定所述右柯西应变张量的最大特征值；根据所述最大特征值确定有限时间李雅普诺夫指数以及由有限时间李雅普诺夫指数组成的有限时间李雅普诺夫指数场，并根据所述有限时间李雅普诺夫指数场确定所述液滴的位置的梯度以及梯度场，并确定所述梯度场的海森堡矩阵；确定所述海森堡矩阵的最小特征值对应的特征向量，并确定所述特征向量与所述液滴的位置的梯度的内积以及由所述内积组成的标量场；选取所述标量场中数值为零的内积对应的位置，并根据所述位置获取拉格朗日拟序结构，所述拉格朗日拟序结构用于确定所述液滴的流动特征。 3.根据权利要求2所述的分析液滴流动的装置，其特征在于，所述液滴的右柯西应变张量是通过对所述位移向量进行中心差分来确定的。 4.根据权利要求3所述的分析液滴流动的装置，其特征在于，所述液滴包括多个液滴，对所述位移向量进行中心差分确定所述液滴的右柯西应变张量包括：在所述第一时刻的图像中选择第一液滴与第二液滴，确定第一液滴的位置向量a0和第二液滴的位置向量a0+δx，其中，所述第一液滴与所述第二液滴相邻，δx是在第一时刻时第一液滴与第二液滴的位置向量差；根据位置向量差δx确定在第二时刻时第一液滴与第二液滴的位置向量差δx(t)；对所述位置向量差δx(t)进行泰勒展开，获取所述位置向量差δx(t)的泰勒展开式；根据所述位置向量差δx(t)的泰勒展开式确定所述第一液滴的右柯西应变张量Δ。 5.根据权利要求4所述的分析液滴流动的装置，其特征在于，在第二时刻时第一液滴与第二液滴的位置向量差δx(t)是根据等式δx(t)＝x(a0+δx,t)-x(a0,t)确定的，其中，t是所述第二时刻，x(a0+δx,t)是所述第二液滴在第二时刻时的位移向量，x(a0,t)是所述第一液滴在第二时刻时的位移向量。 6.根据权利要求4所述的分析液滴流动的装置，其特征在于，根据所述位置向量差δx(t)的泰勒展开式确定所述第一液滴的右柯西应变张量Δ包括：根据等式确定所述第一液滴的右柯西应变张量，其中，Δ是所述第一液滴的右柯西应变张量，是的伴随矩阵。 7.根据权利要求2所述的分析液滴流动的装置，其特征在于，根据所述最大特征值确定有限时间李雅普诺夫指数包括：根据等式确定有限时间李雅普诺夫指数，其中，λ是有限时间李雅普诺夫指数，Δ是所述第一液滴的右柯西应变张量，t0是所述第一时刻，t是所述第二时刻，λmax(Δ)是所述右柯西应变张量的最大特征值。 8.根据权利要求2所述的分析液滴流动的装置，其特征在于，根据所述位置获取拉格朗日拟序结构包括：将所述标量场中数值为零的内积对应的位置依次连接，获取拉格朗日拟序结构。 9.根据权利要求1所述的分析液滴流动的装置，其特征在于，所述流动特征包括所述液滴的流动趋势、流动方向和加速趋势。 10.根据权利要求1所述的分析液滴流动的装置，其特征在于，所述装置还包括：照明组件和/或隔热组件，所述照明组件用于为所述试件的表面照明；所述隔热组件由透明材料制成，位于所述图像获取装置和所述试件之间，用于在对所述试件加热时保护所述图像获取装置。
所属类别：	发明专利