[发明专利]一种可视化可控大气边界层烟云扩散模拟装置及方法

权利要求书

1.一种可视化可控大气边界层烟云扩散模拟装置，其特征在于：所述烟云扩散模拟装置考虑了大气边界层风场和温度场，包括制造风场的轴流风机(1)，与轴流风机(1)连接的加速来自轴流风机(1)气体的收缩段(2)，观测烟云扩散的实验段(4)，位于收缩段(2)和实验段(4)之间的大气边界层风场模拟段(3)，位于实验段(4)后的扩散段(5)和出口段(6)；

所述实验段(4)底部壁面固定有可升降的平台(11)，平台(11)上使用万向旋转接头(12)固定烟气喷嘴(13)，烟气喷嘴(13)能在平台(11)升降轴线上任意位置固定，以任意角度喷出烟气；

所述实验段(4)上部壁面埋有冷却水管(14)，冷却水管(14)连接风冷换热器(15)；下部壁面埋有加热丝(16)，加热丝(16)连接直流电源(17)；出口处自下而上等距布置多个空气温度计(18)；空气温度计(18)测量数据实时反馈给电控系统(19)，从而实时调节上部冷却水管(14)内的冷却水流量和下部加热丝(16)的加热功率，实现大气边界层自下而上分层温度场的模拟。

2.根据权利要求1所述的一种可视化可控大气边界层烟云扩散模拟装置，其特征在于：所述各段间均采用可拆卸式连接。

3.根据权利要求1所述的一种可视化可控大气边界层烟云扩散模拟装置，其特征在于：所述收缩段(2)和扩散段(5)能根据需要更换不同变径比、曲率和长度。

4.根据权利要求1所述的一种可视化可控大气边界层烟云扩散模拟装置，其特征在于：所述大气边界层风场模拟段(3)包括实验段(4)前部的整流蜂网(7)和湍流发生装置(8)。

5.根据权利要求4所述的一种可视化可控大气边界层烟云扩散模拟装置，其特征在于：所述湍流发生装置(8)包括尖劈(9)和混凝土粗糙元(10)，尖劈(9)和混凝土粗糙元(10)的尺寸、数量、形状、排布方式均能按照实验要求改变，配合轴流风机(1)，实现不同风速、不同雷诺数的大气边界层风场模拟。

6.根据权利要求1所述的一种可视化可控大气边界层烟云扩散模拟装置，其特征在于：所述实验段(4)的四侧壁面均为可视化高透有机玻璃，实现满足多种可视化烟气扩散测量设备自扩散箱外部的非接触测量。

7.权利要求1至6任一项所述可视化可控大气边界层烟云扩散模拟装置的实验方法，其特征在于：首先通过可升降的平台(11)和万向旋转接头(12)调整烟气喷嘴(13)的位置和角度，使之满足实验要求；接着启动轴流风机(1)，调整大气边界层风场模拟段(3)中尖劈(9)和混凝土粗糙元(10)的数量和排布方式，使轴流风机(1)产生的风场在经过整流蜂网(7)和湍流发生装置(8)后达到指定实验工况要求；再接着启动实验段(4)上部的冷却水管(14)连接的风冷换热器(15)和下部的加热丝(16)连接的直流电源(17)，布置在实验段(4)出口处的多个空气温度计(18)将测量数据实时反馈给电控系统(19)，电控系统(19)通过调节实验段(4)上部的冷却水管(14)内的冷却水流量和下部的加热丝(16)的加热功率以调节实验段(4)内分层温度场使之达到指定实验工况要求；最后烟气喷嘴(13)喷入烟气，工作人员通过实验段(4)四侧的可视化高透有机玻璃对烟气扩散进行后续观测记录。