[发明专利]一种大气边界层环境风洞中温度层结模拟装置及方法

说明书

本发明提供一种大气边界层环境风洞中温度层结模拟装置及方法，所述装置包括：安装在风洞稳定段的来流温度控制系统、安装在实验段的前端的温度车和放置在风洞实验段洞体底部的至少一块可加热冷却地板；所述温度车为分层结构，在垂直方向分层，每层通道内安装三角形翅片式电加热带，每层为一个独立的小电加热器，由上、下绝热板隔开；所述温度车为装置中可拆卸结构。本发明提供的装置及方法通过对来流温度控制系统、温度车和可加热冷却地板取不同的参数，能够实现对稳定层结、中性层结、以及不稳定层结的模拟。

技术领域

本发明涉及一种大气边界层环境风洞中温度层结模拟装置及方法。

背景技术

放射性物质在大气中的迁移扩散问题，在核设施厂址环境影响评价、风险评价、核事故后果评价与应急响应以及非放射性污染物环境影响评价领域一直备受关注。

对于此类问题的研究，主要有三种手段：现场试验、风洞实验和数值模拟。现场试验的结果真实，但是试验条件不可控、无法重现、花费代价高以及花费时间长等。数值模拟实验条件可控、重复性强、花费代价小以及周期短等，但是其结果必须经过观测或实验验证才是有效的。而风洞实验具有现场试验的真实性和数值模拟的可预测性，因此风洞实验在研究这方面的问题具有重要的作用。

目前，国内进行了大量针对污染物大气扩散问题的风洞实验研究，然而此类风洞实验均是在中性层结条件下进行的，但实际大气并非如此，根据我国已建和拟建核电厂厂址气象观测数据，滨海核电厂址有32～58％(根据δT～u分类法)的时间是出现非中性大气层结，一些内陆核电厂址该比例高达63～73％。而污染最严重的情况往往发生在稳定层结条件下，并且稳定度会影响大气边界层(ABL)的厚度、结构以及边界层内的速度、温度和湍流廓线，所以稳定度和温度层结特征是重要的，它们对于实际大气中污染物扩散问题起主要作用。

因此，有必要发明在环境风洞中建立对温度层结的模拟方法装置及方法以解决上述问题。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的是提供一种大气边界层环境风洞中温度层结模拟装置及方法，通过对来流温度控制系统、温度车和可加热冷却地板取不同的参数，能够实现对稳定层结、中性层结、以及不稳定层结的模拟。

为达到以上目的，本发明采用的技术方案是：

一种大气边界层环境风洞中温度层结模拟装置，所述装置包括：

安装在风洞稳定段的来流温度控制系统、安装在实验段的前端的温度车和放置在风洞实验段洞体底部的至少一块可加热冷却地板；

所述温度车为分层结构，在垂直方向分层，每层通道内安装三角形翅片式电加热带，每层为一个独立的小电加热器，由上、下绝热板隔开；

所述温度车为装置中可拆卸结构。

进一步的，所述来流温度控制系统为椭圆矩形翅片管式结构。

进一步的，所述温度车在垂直方向上共分为21层；

所述温度车底部还包括移动轮，所述移动轮通过伸缩杆与温度车壳体固定。

进一步的，所述温度车还包括温度传感器，所述温度传感器与所述每个小电加热器单独连接，所述每个小电加热器的出口温度范围为10℃～85℃。

进一步的，所述温度车还包括整流格栅，所述整流格栅设置于每层小电加热器之间。

进一步的，所述可加热冷却地板内部装有换热器，其处理后的气流温度范围为10℃-90℃。

进一步的，所述装置还包括水循环系统，所述水循环系统位于风洞外，通过管道和阀门和所述可加热冷却地板连接。

一种大气边界层环境风洞中温度层结模拟方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：