[发明专利]模拟空气细粒子浓度增长和消退的风洞试验装置和方法

说明书

本发明涉及一种模拟空气细粒子浓度增长和消退的风洞试验装置和方法，该装置包括回流式边界层风洞、挡板、临时观测屋和在线观测仪器，所述风洞包括入口段、动力段、试验段和出口段；所述入口段设有进气门，出口段设有排气门，所述动力段设有风机，所述挡板设有两个，两挡板分别可拆卸的设置于试验段两端；所述临时观测屋位于回流式边界层风洞外部，所述在线观测仪器位于临时观测屋内，所述试验段内在两挡板之间设有采样头，所述采样头通过管道与在线观测仪器连接，本发明采用风洞来模拟环境空气中细粒子增长和消退的过程，不受到外界风速或边界层高度变化的影响。

技术领域

本发明涉及一种环境大气中细颗粒物浓度快速变化的模拟方法，具体涉及一种环境空气中细粒子浓度增长和消退的风洞试验模拟方法。

背景技术

我国已经成从城市污染演变成区域型、复合型大气污染，雾霾天气频发。2013年，京津冀和长三角地区出现了几次严重的雾霾污染，引起了政府部门和社会公众的一致关注。雾霾的本质是大气复合污染产生的高浓度大气细粒子（如PM_2.5、PM₁）因其消光作用导致的大气能见度急剧降低。细粒子生成和迅速增长是导致重霾事件频发的关键，因此能模拟细粒子快速增长和消退过程对研究雾霾的成因机制和调控及其重要。

目前对细粒子特性变化的研究手段主要是直接现场观测和静态烟雾箱模拟。现场观测操作方便，但容易受到风速大小和边界层高度、光照强度等等诸多其他外界因素的影响，会对研究结果产生一定的干扰，且无法重复获得观测结果。静态箱模拟可进行控制实验，但由于体积限制，以及模拟条件限制，往往无法精准模拟真实的大气环境，且壁损失也会影响试验的结果。目前尚无一种方法可以模拟自然环境空气中细粒子浓度变化过程。

发明内容

本发明为了解决现有技术中存在的问题，提供一种模拟环境空气中细粒子增长和消退的风洞试验模拟方法，可规避传统现场观测或静态箱模拟细粒子特性带来的局限性和不确定性。

为了达到上述目的，本发明提出的技术方案为：一种模拟空气细粒子浓度增长和消退的风洞试验装置，包括回流式边界层风洞、挡板、临时观测屋和在线观测仪器，所述风洞包括入口段、动力段、试验段和出口段；所述入口段设有进气门，出口段设有排气门，所述动力段设有风机，所述挡板设有两个，两挡板分别可拆卸的设置于试验段两端；所述临时观测屋位于回流式边界层风洞外部，所述在线观测仪器位于临时观测屋内，所述试验段内在两挡板之间设有采样头，所述采样头通过管道与在线观测仪器连接。

对上述技术方案的进一步设计为：该装置还包括小型气象站，所述小型气象站位于试验段内且位于两挡板之间。

所述在线观测仪器包括污染气体观测仪、PM_2.5在线监测仪和黑碳气溶胶质谱仪。

所述采样头包括第一采样头、第二采样头和大气采样总管，所述第一采样头与PM_2.5在线监测仪连接，第二采样头与黑碳气溶胶质谱仪连接，大气采样总管与污染气体观测仪连接。

所述第一采样头、第二采样头和大气采样总管设置于同一高度上。

所述PM_2.5在线监测仪前端通过特氟龙进气管与第一采样头连接，后端设有第一外置采样泵，所述第一采样头进气口处设有第一旋风切割器。

所述黑碳气溶胶质谱仪通过特氟龙进气管与第二采样头连接，所述黑碳气溶胶质谱仪入口与特氟龙进气管之间还设有硅胶干燥管；所述第二采样头进气口处设有第二旋风切割器。

所述污染气体观测仪通过特氟龙管与大气采样总管连接，后端设有第二外置采样泵。

所述临时观测屋内设有空调。

一种模拟空气细粒子浓度增长和消退的风洞试验方法，该方法采用述试验装置，其特征在于：