CN101509826A - 大型环境风洞中线状有色污染物对流扩散模拟系统 - Google Patents
大型环境风洞中线状有色污染物对流扩散模拟系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN101509826A CN101509826A CNA2009100450962A CN200910045096A CN101509826A CN 101509826 A CN101509826 A CN 101509826A CN A2009100450962 A CNA2009100450962 A CN A2009100450962A CN 200910045096 A CN200910045096 A CN 200910045096A CN 101509826 A CN101509826 A CN 101509826A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- flue gas
- wind
- tunnel
- fume
- mixer
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Aerodynamic Tests, Hydrodynamic Tests, Wind Tunnels, And Water Tanks (AREA)
Abstract
大型环境风洞中线状有色污染物对流扩散模拟系统，在烟气混合器底部中心位置开有气流入口，L型钢管经气流入口与烟气混合器连通，另一端经气泵连接管与旋涡气泵连接；气流入口上方有一带底座和把手的承托架，发烟材料置于其上；烟气混合器顶部周边开有烟气分配口；烟气混合槽底部设置有烟气入口，烟气混合槽上部与烟气发放窄槽连通；烟气发放窄槽与风洞长度方向垂直，插入风洞底部连接的试验台的中轴线，与风洞连通，垂直速度消除盖板平放在高于风洞底部试验台面的烟气发放窄槽之上，之间留有空隙；各烟气连接管一端与烟气混合器的烟气分配口连接，另一端与烟气混合槽的烟气入口连接；本发明可实现烟气量化控制，满足CCD图像分析的精度要求。
Description
技术领域
本发明涉及一种大型环境风洞中线状有色污染物对流扩散模拟系统，该系统与激光浓度场测试系统相配套，属于大气污染控制技术和大气污染物对流扩散风洞实验研究技术领域。
背景技术
机动车尾气排放已成为大都市中空气污染的主要来源。研究机动车尾气在城市环境下的对流扩散对于环境评价、建筑布局规划，乃至涉及环境容量约束的交通规划等都具有重要意义。对于大气污染物对流扩散规律研究，有三种方法可循：风洞实验、CFD(Computational FluidDynamics，计算流体动力学)和现场观测。其中风洞实验是一种倍受青睐的重要方法。传统的用于模拟烟囱等点状污染源的点源设计已不能满足模拟机动车尾气排放的要求。需要设计出能模拟机动车尾气排放的线源污染物对流扩散模拟试验装置。该装置还应与风洞实验中污染物浓度场的测试系统相衔接。若采用浓度场的激光测试方法，发放出的污染物颜色还应满足高清相机(CCD)采集图像的要求。模拟均匀线状污染物发放系统的好坏直接关系着这项研究的成败。
但现有的线源发生模拟装置普遍存在各种各样的问题：如烟雾的发放均匀性难以控制，不能产生空间均匀分布的气流；烟雾的发放出口污染源替代烟气的速度太大，有一定的出口压力；实验用的烟气材料选材存在不足，热态条件的烟雾容易冷凝沉积，堵塞管道；用于取样测试的烟气发放系统，污染物颜色难以与激光测试系统相配套。至今没有一套经济、可靠的、用于大型环境风洞实验中线状有色污染物对流扩散模拟系统。
发明内容
本发明公开了一种大型环境风洞中线状有色污染物对流扩散模拟系统。其目的在于，它克服了现有的綫源发生装置存在的发放均匀性难以控制，空间气流不均匀；烟雾连续性差，用来实验的烟气材料选材不当，热态条件的烟雾容易冷凝沉积，堵塞管道；排出的污染物颜色难以与激光测试系统相配套等弊端；采用本发明发放出来的线状有色烟气，各个发放点的烟气量、气压与烟气速度都几乎相同，不仅满足风洞实验中模拟均匀线状污染物发放的要求，而且还能实现与激光浓度场测试系统相配套，满足激光测试系统对污染物颜色的要求，使得试验结果更真实、更精确。
大型环境风洞中线状有色污染物对流扩散模拟系统，包括污染物混合装置、污染物排放装置、风洞、高清相机和激光器；其特征在于：
(a)污染物混合装置包括一密闭的烟气混合器，底部连接有支架，其底部中心位置处开有气流入口，L型钢管一端经气流入口与烟气混合器连通，另一端经气泵连接管与旋涡气泵连接；烟气混合器内气流入口的上方，设置有一带有底座和把手的承托架，发烟材料置于承托架之上；烟气混合器顶部连接有带石棉垫片的法兰封盖，顶部的周边开有烟气分配口；
(b)污染物排放装置包括一烟气混合槽，烟气混合槽底部设置有与气流入口数量相同的烟气入口，烟气混合槽上部与烟气发放窄槽连通；烟气发放窄槽与风洞长度方向垂直，插入风洞底部连接的试验台的中轴线，与风洞连通，垂直速度消除盖板平行安放在高于风洞底部试验台面的烟气发放窄槽之上，之间留有空隙；
(c)各烟气连接管一端与烟气混合器顶部周边的烟气分配口连接，另一端与烟气混合槽底部的烟气入口连接；
(d)激光器置于风洞外顶部，射出的扇形光面与风洞纵截面平行；
(e)高清相机置于风洞外部，CCD相机的拍摄角度与激光器射出的扇形光面垂直；
(f)所述的风洞的顶部和侧壁采用透明材料，或仅在风洞外侧顶部激光器拍摄位置、风洞外侧高清相机拍摄位置设置透明壁面观察窗，以便于激光器、CCD相机的拍摄使用与观察。
所述的旋涡气泵与变频器连接；通过变频器的控制，使得进入混合器的气体速度和质量流量可以得到量化控制。
所述的烟气混合器顶部周边的烟气分配口，是均匀分布在同一水平面上的孔状开口，使进入烟气发放连接管中的混合烟气处于同一气压和速度之下。
所述的烟气连接管是管径、长度均相同的橡胶管，从而让混合烟气通过烟气连接管之后压力的损失相同，输运至烟气混合槽底部的气流入口的烟气速度和压力也相同。烟气连接管将混合烟气均匀分布进入烟气混合槽中进行充分混合。
所述的烟气混合器采用圆筒形，以保证烟气混合器内每一个水平截面上的对称点处气压和流速相同。
风洞一端置有鼓风机，另一端开口。
本发明的优点和积极效果是：
一、污染物混合装置的烟气通过安装在旋涡气泵上的变频器得到有效的控制，从而实现烟气的量化控制。
二、污染物混和装置和污染物排放装置的出口速度和压力在整个系统中得逐步分解和降低，从而实现出口处满足模拟的要求。
三、模拟适用的烟气材料是无毒害烟气的发烟材料，从而实现无害化。
四、烟气混合器顶部的盖板采用带石棉垫片的法兰封盖，从而实现很好密封，烟气不会泄露出来。
以下是本发明与现有技术的优、缺点对照表：
| 参数 | 一般模拟线状污染物装置 | 本发明装置 |
| 发放的均匀性 | 采用烟雾发生器时均匀性难以控制，不能产生均匀释放烟气气流，模拟工况失真。 | 通过安装在旋涡气泵上的变频器得到有效的控制，从而实现烟气的量化控制；实现时空均匀释放烟气气流。 |
| 出口速度和压力 | 出口污染源替代烟气的速度太大，有一定的出口压力。 | 出口速度和压力在整个系统中得逐步分解和降低，从而实现出口处满足模拟工况的要求。 |
| 烟气材料 | 烟雾发生器用发烟材料易凝结 | 材料是会放出无毒害烟气的发烟材料，从而实现无害化研究。 |
| 与激光浓度场测试系统的配套性 | 用于取样分析的发放系统，难于用于激光浓度场测试。 | 通过调节气体流量和发烟量可满足CCD图象分析的精度要求。 |
附图说明
图1是本发明整体结构示意图；
图2是本发明A-A方向视图。
1.变频器，2.旋涡气泵，3.气泵连接管，4.L形钢管，5.气流入口，6.支架，7.烟气混合器，8.烟气分配口，9.带石棉垫片的法兰封盖，10.承托架，11.发烟材料，12.烟气连接管，13.烟气入口，14.烟气混合槽，15.烟气发放窄槽，16.垂直速度消除盖板，17.垂直速度消除盖板支撑，18.风洞实验台，19.风洞，20.CCD相机，21.激光器，22.建筑物模型。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明进行详细说明，但本实施例并不用于限制本发明，凡是采用本发明的相似结构及其相似变化，均应列入本发明的保护范围。
大型环境风洞中线状有色污染物对流扩散模拟系统，如图1所示。包括污染物混合装置、污染物排放装置、风洞19，CCD相机20和激光器21；风洞宽度2米，带有鼓风机，一端封闭，一端开口；风洞为玻璃或有机玻璃透明材料制作，风洞底部中心位置设置有一风洞实验台18，风洞实验台中轴线两测，对称设置建筑物模型22；激光器置于风洞外顶部，射出的扇形光面与风洞纵截面平行；风洞外摆放CCD相机20，CCD相机20的拍摄角度与激光器射出的扇形光面垂直。
污染物混合装置包括一密闭的烟气混合器7，底部连接有支架6，其底部中心位置处开有气流入口5，L型钢管4一端经气流入口5与烟气混合器7连通，另一端经气泵连接管3与旋涡气泵2连接；烟气混合器内气流入口5的上方，设置有一带有底座和把手的承托架10，发烟材料11置于承托架10之上；烟气混合器7顶部连接有带石棉垫片的法兰封盖9，顶部的周边开有烟气分配口8；打开带石棉垫片的法兰封盖9，可提取和放入承托架10，便于更换发烟材料11。
污染物排放装置包括烟气混合槽14，烟气混合槽底部设置有与气流入口数量相同的烟气入口13，烟气混合槽上部与烟气发放窄槽15连通；烟气发放窄槽与风洞长度方向垂直，插入风洞试验台18的中轴线位置，与风洞19连通，在烟气发放窄槽位置的正上方的两侧，设置有垂直速度消除盖板支撑17，垂直速度消除盖板16平行安放在垂直速度消除盖板支撑17上，与风洞试验台18之间留有空隙。烟气混合槽和烟气发放窄槽的长度为2米，沿风洞宽度方向布置，与风洞宽度相同。
各烟气连接管12一端与烟气混合器7顶部周边的烟气分配口8连接，另一端与烟气混合槽底部的烟气入口13连接。
处于烟气混合器中的发烟材料燃烧所产生的有色烟气，在受变频器控制的旋涡气泵气流作用下，由烟气混合器顶部的烟气分配口排出，然后由烟气连接管运送至烟气混合槽14底部的烟气入口13，进而分配到污染物排放装置里，经过烟气混合槽的充分混合后，再通过烟气放出槽15，由垂直速度消除盖板16消除垂直方向上的速度之后，等速、等压力、呈线状均匀通过由垂直速度消除盖板16与风洞试验台之间的空隙，释放到风洞19中。释放出的烟气颜色浓淡可调，再通过激光器21将扇形光面打到风洞中弥漫的线状烟雾截面上，发出的激光的照射满足CCD相机20获取浓度分析的图象要求。
本发明烟气混合器的发烟量是通过受变频器1控制的旋涡气泵2的鼓风量来控制的，旋涡气泵2的作用还可以为烟气混合器7中的发烟材料11的燃烧提供氧气。污染物排放装置不但有均匀放出烟气的作用，还能让烟气匀速放出。采用本发明发放出来的线状烟气，各个发放点的烟气量、气压与烟气速度都几乎相同，满足风洞实验中模拟均匀线状污染物发放的要求。
采用本发明可克服现有模拟线状污染物发放系统的缺陷，使模拟实验具有更好的精确性和可信度，同时可与激光浓度场测试系统配套使用。本发明还可广泛用于各类需要模拟均匀线状污染物发放系统的场合。
Claims (5)
1、大型环境风洞中线状有色污染物对流扩散模拟系统，包括污染物混合装置、污染物排放装置、风洞、高清相机和激光器；其特征在于：
(a)污染物混合装置包括一密闭的烟气混合器，其底部中心位置处开有气流入口，L型钢管一端经气流入口与烟气混合器连通，另一端经气泵连接管与旋涡气泵连接；烟气混合器内气流入口的上方，设置有一带有底座和把手的承托架，发烟材料置于承托架之上；烟气混合器顶部连接有带石棉垫片的法兰封盖，顶部的周边开有烟气分配口；
(b)污染物排放装置包括一烟气混合槽，烟气混合槽底部设置有与气流入口数量相同的烟气入口，烟气混合槽上部与烟气发放窄槽连通；烟气发放窄槽与风洞长度方向垂直，插入风洞底部连接的试验台的中轴线，与风洞连通，垂直速度消除盖板平行安放在高于风洞底部试验台面的烟气发放窄槽之上，之间留有空隙；
(c)各烟气连接管一端与烟气混合器顶部周边的烟气分配口连接，另一端与烟气混合槽底部的烟气入口连接；
(d)激光器置于风洞外侧顶部，射出的扇形光面与风洞纵截面平行；
(e)高清相机置于风洞外侧，与激光器射出的扇形光面垂直；
(f)风洞的顶部和侧壁采用透明材料，或仅在风洞外侧顶部激光器拍摄位置、风洞外侧高清相机拍摄位置设置透明壁面观察窗。
2、根据权利要求1所述的大型环境风洞中线状有色污染物对流扩散模拟系统，其特征在于：所述的旋涡气泵与变频器连接。
3、根据权利要求1所述的大型环境风洞中线状有色污染物对流扩散模拟系统，其特征在于：所述的烟气混合器顶部周边的烟气分配口，是均匀分布在同一水平面上的孔状开口。
4、根据权利要求1所述的大型环境风洞中线状有色污染物对流扩散模拟系统，其特征在于：所述的烟气连接管是管径、长度均相同的橡胶管。
5、根据权利要求1所述的大型环境风洞中线状有色污染物对流扩散模拟系统，其特征在于：所述的烟气混合器采用圆筒形。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CNA2009100450962A CN101509826A (zh) | 2009-01-09 | 2009-01-09 | 大型环境风洞中线状有色污染物对流扩散模拟系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CNA2009100450962A CN101509826A (zh) | 2009-01-09 | 2009-01-09 | 大型环境风洞中线状有色污染物对流扩散模拟系统 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN101509826A true CN101509826A (zh) | 2009-08-19 |
Family
ID=41002293
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CNA2009100450962A Pending CN101509826A (zh) | 2009-01-09 | 2009-01-09 | 大型环境风洞中线状有色污染物对流扩散模拟系统 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN101509826A (zh) |
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102620901A (zh) * | 2012-04-27 | 2012-08-01 | 上海理工大学 | 用于风洞实验的线源发放装置 |
| WO2016050151A1 (zh) * | 2014-09-30 | 2016-04-07 | 南车青岛四方机车车辆股份有限公司 | 高速列车转向架舱内流场状态测试装置及方法 |
| CN107560821A (zh) * | 2017-10-10 | 2018-01-09 | 重庆交通大学 | 一种研究沿海周边污染物扩散的风洞及其工作方法 |
| CN107631960A (zh) * | 2017-08-18 | 2018-01-26 | 浙江海洋大学 | 海洋物质输移扩散系数ccd自动监测实验装置及其监测方法 |
| CN107941455A (zh) * | 2017-12-21 | 2018-04-20 | 钦州学院 | 一种减少扰动的自循环烟气风洞及其流场显示方法 |
| CN108106811A (zh) * | 2017-12-20 | 2018-06-01 | 长沙理工大学 | 风洞试验污染物产生系统及监测系统 |
| CN111152936A (zh) * | 2020-01-06 | 2020-05-15 | 南京航空航天大学 | 一种确定多隔舱油箱气体流动路径的实验系统及实验方法 |
| CN111780949A (zh) * | 2020-07-10 | 2020-10-16 | 南京航空航天大学 | 基于cfd分析的高速进气道前体风洞实验总压修正方法 |
| CN112649560A (zh) * | 2019-10-12 | 2021-04-13 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种气体排放模拟系统 |
| CN114062206A (zh) * | 2021-10-29 | 2022-02-18 | 上海理工大学 | 一种多功能室内热环境模拟实验平台 |
| CN114563158A (zh) * | 2022-04-28 | 2022-05-31 | 中国空气动力研究与发展中心超高速空气动力研究所 | 一种激波风洞污染组分可控添加装置 |
| CN115112343A (zh) * | 2022-06-24 | 2022-09-27 | 中国船舶科学研究中心 | 应用于风洞烟流试验的烟流发生装置及使用方法 |
| CN116183157A (zh) * | 2023-04-25 | 2023-05-30 | 太原理工大学 | 一种智能化风洞实验装置 |
-
2009
- 2009-01-09 CN CNA2009100450962A patent/CN101509826A/zh active Pending
Cited By (21)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102620901A (zh) * | 2012-04-27 | 2012-08-01 | 上海理工大学 | 用于风洞实验的线源发放装置 |
| WO2016050151A1 (zh) * | 2014-09-30 | 2016-04-07 | 南车青岛四方机车车辆股份有限公司 | 高速列车转向架舱内流场状态测试装置及方法 |
| US10401257B2 (en) | 2014-09-30 | 2019-09-03 | Crrc Qingdao Sifang Co., Ltd. | Device and method for testing flow field state within high-speed train bogie cabin |
| CN107631960A (zh) * | 2017-08-18 | 2018-01-26 | 浙江海洋大学 | 海洋物质输移扩散系数ccd自动监测实验装置及其监测方法 |
| CN107560821B (zh) * | 2017-10-10 | 2019-07-30 | 重庆交通大学 | 一种研究沿海周边污染物扩散的风洞及其工作方法 |
| CN107560821A (zh) * | 2017-10-10 | 2018-01-09 | 重庆交通大学 | 一种研究沿海周边污染物扩散的风洞及其工作方法 |
| WO2019120182A1 (zh) * | 2017-12-20 | 2019-06-27 | 长沙理工大学 | 风洞试验污染物产生系统及监测系统 |
| US11378486B2 (en) | 2017-12-20 | 2022-07-05 | Changsha University Of Science & Technology | Pollutant generation system and monitoring system for wind tunnel tests |
| CN108106811A (zh) * | 2017-12-20 | 2018-06-01 | 长沙理工大学 | 风洞试验污染物产生系统及监测系统 |
| CN108106811B (zh) * | 2017-12-20 | 2019-11-26 | 长沙理工大学 | 风洞试验污染物产生系统及监测系统 |
| CN107941455A (zh) * | 2017-12-21 | 2018-04-20 | 钦州学院 | 一种减少扰动的自循环烟气风洞及其流场显示方法 |
| CN107941455B (zh) * | 2017-12-21 | 2023-08-18 | 钦州学院 | 一种减少扰动的自循环烟气风洞及其流场显示方法 |
| CN112649560A (zh) * | 2019-10-12 | 2021-04-13 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种气体排放模拟系统 |
| CN111152936A (zh) * | 2020-01-06 | 2020-05-15 | 南京航空航天大学 | 一种确定多隔舱油箱气体流动路径的实验系统及实验方法 |
| CN111780949B (zh) * | 2020-07-10 | 2021-04-30 | 南京航空航天大学 | 基于cfd分析的高速进气道前体风洞实验总压修正方法 |
| CN111780949A (zh) * | 2020-07-10 | 2020-10-16 | 南京航空航天大学 | 基于cfd分析的高速进气道前体风洞实验总压修正方法 |
| CN114062206A (zh) * | 2021-10-29 | 2022-02-18 | 上海理工大学 | 一种多功能室内热环境模拟实验平台 |
| CN114563158A (zh) * | 2022-04-28 | 2022-05-31 | 中国空气动力研究与发展中心超高速空气动力研究所 | 一种激波风洞污染组分可控添加装置 |
| CN115112343A (zh) * | 2022-06-24 | 2022-09-27 | 中国船舶科学研究中心 | 应用于风洞烟流试验的烟流发生装置及使用方法 |
| CN115112343B (zh) * | 2022-06-24 | 2023-09-29 | 中国船舶科学研究中心 | 应用于风洞烟流试验的烟流发生装置及使用方法 |
| CN116183157A (zh) * | 2023-04-25 | 2023-05-30 | 太原理工大学 | 一种智能化风洞实验装置 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101509826A (zh) | 大型环境风洞中线状有色污染物对流扩散模拟系统 | |
| CN106971666B (zh) | 一种多功能地铁区间隧道火灾通风排烟模式模拟研究平台 | |
| CN101726370B (zh) | 隧道火灾模拟实验平台 | |
| CN100567929C (zh) | 坡度可调隧道火灾风洞实验装置 | |
| CN103606333B (zh) | 一种低气压飞机货舱火灾实验模拟装置 | |
| CN110333043B (zh) | 一种便捷小型的近地面大气边界层风洞及其在人群风险暴露评估中的应用 | |
| CN108786938B (zh) | 雾霾颗粒形成模拟仪 | |
| CN105243950B (zh) | 一种基于城市地下交通联系隧道系统的火灾通风排烟实验模拟装置 | |
| CN201307109Y (zh) | 多参数耦合火蔓延试验装置 | |
| CN106157785A (zh) | 一种多功能铁路隧道火灾实验平台 | |
| CN204990975U (zh) | 一种含多条疏散横通道的铁路隧道救援站火灾实验装置 | |
| CN205941424U (zh) | 低压环境下燃烧热释放速率测试系统 | |
| CN112577787B (zh) | 一种农村家用炉灶排放大气污染物采样和监测系统及方法 | |
| CN203862257U (zh) | 一种雾霾模拟发生装置 | |
| CN206503615U (zh) | 基于自然通风器的隧道通风效果模拟检测系统 | |
| WO2015139657A1 (zh) | 照度测试装置 | |
| CN203644291U (zh) | 一种低气压飞机货舱火灾实验模拟装置 | |
| CN206508993U (zh) | 一种多功能测试舱 | |
| CN105067026A (zh) | 用于研究外界风速对火焰传播及稳定性影响的装置及方法 | |
| CN113134331B (zh) | 反应器、快检尾气二次气溶胶生成因子的系统及方法 | |
| CN102620901A (zh) | 用于风洞实验的线源发放装置 | |
| CN103616216A (zh) | 道路车滤清器性能检测台 | |
| CN207133092U (zh) | 天然雾霾气体收集浓缩实验装置 | |
| CN110566260B (zh) | 一种隧道内的可移动式侧向排烟装置及测试模拟系统 | |
| CN107389514A (zh) | 一种大气雾霾采集分析释放装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Open date: 20090819 |