[發(fā)明專利]一種氣流組織可視化測試裝置及方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010146066.3
• 申請日: 2010-04-13
• 公開（公告）號: CN101813553A
• 公開（公告）日: 2010-08-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 呂靜;楊大章;何哲彬;黃秀芝;楊杰;韓明飛
• 申請（專利權(quán)）人: 上海理工大學(xué)
• 主分類號: G01M9/00
• 分類號: G01M9/00
• 代理公司: 上海東創(chuàng)專利代理事務(wù)所(普通合伙) 31245
• 代理人: 寧芝華

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于空間氣流組織測試領(lǐng)域，具體涉及一種基于光軌跡的氣流組織可視化測試裝置及方法。

背景技術(shù)

氣流組織又叫空氣分布，是指對氣流流向和均勻度按一定要求進(jìn)行組織。也就是在空調(diào)房間內(nèi)合理地布置送風(fēng)口和回風(fēng)口，使得經(jīng)過凈化和熱濕處理的空氣，由送風(fēng)口送入室內(nèi)后，在擴(kuò)散與混合的過程中，均勻地消除室內(nèi)余熱和余濕，從而使工作區(qū)形成比較均勻而穩(wěn)定的溫度、濕度、氣流速度和潔凈度，以滿足生產(chǎn)工藝和人體舒適的要求。

在空氣調(diào)節(jié)領(lǐng)域，人們一直致力于通過氣流組織的可視化來分析空調(diào)區(qū)域的氣流流場，以獲得更好的舒適性和節(jié)能的目的。特別是在潔凈室中，氣流組織的作用十分重要，直接關(guān)系到潔凈等級。目前氣流組織的可視化相關(guān)方法主要有兩種，一是利用水模型，這種方法是用水在模型中的流動(dòng)代替空氣流場，由于水和空氣是不同相態(tài)的兩種物質(zhì)，它們的物性有很大的差別，因此這種方法不能準(zhǔn)確的表達(dá)出空氣氣流組織；另一種是粒子圖像測速技術(shù)(PIV)，利用這種方法可以測量空氣速度流場，但難以表示出空氣分子運(yùn)動(dòng)的軌跡，不能很直觀的表現(xiàn)出氣流組織。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種氣流組織可視化測試裝置及方法，使空氣氣流組織能夠準(zhǔn)確而且直觀地表現(xiàn)出來。

本發(fā)明氣流組織可視化測試裝置可以在實(shí)際空氣區(qū)域測試，也可以在空調(diào)系統(tǒng)模型裝置中測試。這套裝置可分為三大部分：空調(diào)系統(tǒng)、空調(diào)區(qū)域和數(shù)碼相機(jī)，空調(diào)系統(tǒng)又可分為空調(diào)箱、風(fēng)管、LED粉盒、整流網(wǎng)、送風(fēng)末端、過濾器和回風(fēng)口。其中，空調(diào)箱分別與兩風(fēng)管相連；一風(fēng)管遠(yuǎn)離空調(diào)箱的一端為回風(fēng)口，該風(fēng)管通過回風(fēng)口通向空調(diào)區(qū)域；另一風(fēng)管遠(yuǎn)離空調(diào)箱的一端為送風(fēng)末端，該風(fēng)管通過送風(fēng)末端通向空調(diào)區(qū)域；在帶有送風(fēng)末端的風(fēng)管上設(shè)有裝有熒光粉和光源的粉盒，數(shù)碼相機(jī)的鏡頭正對空調(diào)區(qū)域。

進(jìn)一步地，帶有送風(fēng)末端的風(fēng)管上在粉盒與送風(fēng)末端之間設(shè)有整流網(wǎng)。

優(yōu)選地，在空調(diào)系統(tǒng)的回風(fēng)口后設(shè)置了過濾器，其目的是過濾并收集熒光粉，避免熒光粉再次進(jìn)入空調(diào)系統(tǒng)而對測試造成的干擾。此外，所述數(shù)碼相機(jī)具有長時(shí)間曝光功能，所述光源由LED燈提供。

熒光粉加入粉盒后，由粉盒中的LED燈對氣流進(jìn)行光照，被光照后的熒光粉在黑暗在環(huán)境下具備發(fā)光的能力。受光后的熒光粉按照一定比例加入送風(fēng)氣流中，送風(fēng)氣流在風(fēng)管內(nèi)經(jīng)過整流網(wǎng)整流，使熒光粉均勻的分布在空氣氣流中，最后混有熒光粉的送風(fēng)氣流由送風(fēng)末端送入空調(diào)區(qū)域，形成氣流組織，熒光粉在空調(diào)區(qū)域內(nèi)跟隨空氣流流動(dòng)，同時(shí)在黑暗的環(huán)境下發(fā)出光線，此時(shí)可按下數(shù)碼相機(jī)的快門，光線進(jìn)入數(shù)碼相機(jī)，數(shù)碼相機(jī)根據(jù)需要長時(shí)間曝光，記錄一段時(shí)間內(nèi)每粒熒光粉的運(yùn)動(dòng)軌跡，從而形成由許多光軌跡組成的氣流組織相片，達(dá)到可視化氣流組織的目的。

優(yōu)選地，在得到氣流組織相片后，可以收集空調(diào)區(qū)域地面和回風(fēng)口過濾器中的熒光粉，回收的熒光粉再次加入粉盒中循環(huán)利用。

本發(fā)明氣流組織可視化測試裝置及方法簡單實(shí)用，采用該裝置和方法不僅能夠準(zhǔn)確地表達(dá)出空氣氣流組織，而且能夠很直觀地表現(xiàn)出氣流組織，使得氣流流場的分析簡單、準(zhǔn)確、直觀。

附圖說明

圖1為本發(fā)明氣流組織可視化測試裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

1.空調(diào)箱?2.風(fēng)管?3.粉盒?4.整流網(wǎng)?5.送風(fēng)末端?6.回風(fēng)口?7.過濾器?8.數(shù)碼相機(jī)?9.空調(diào)區(qū)域。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。

如圖1所示，氣流組織可視化測試裝置主要包括空調(diào)箱1、風(fēng)管2和2’以及數(shù)碼相機(jī)8，空調(diào)箱1分別與風(fēng)管2、2’相連；風(fēng)管2’遠(yuǎn)離空調(diào)箱1的一端為回風(fēng)口6，風(fēng)管2’通過該回風(fēng)口6通向空調(diào)區(qū)域9；風(fēng)管2遠(yuǎn)離空調(diào)箱1的一端為送風(fēng)末端5，風(fēng)管2通過該送風(fēng)末端5通向空調(diào)區(qū)域9；在風(fēng)管2上設(shè)有裝有熒光粉和光源的粉盒3，數(shù)碼相機(jī)8的鏡頭正對空調(diào)區(qū)域9。另外，風(fēng)管2上在粉盒3與送風(fēng)末端5之間設(shè)有整流網(wǎng)4，回風(fēng)口6上設(shè)有過濾器7，數(shù)碼相機(jī)8具有長時(shí)間曝光功能。

測試時(shí)，將具備長時(shí)間曝光的數(shù)碼相機(jī)安置在空調(diào)區(qū)域的正面，使數(shù)碼相機(jī)能拍攝到整個(gè)空調(diào)區(qū)域的界面，并設(shè)置好數(shù)碼相機(jī)的曝光時(shí)間。下面就可以開始測試，這個(gè)測試過程中要保證空調(diào)區(qū)域沒有光源，以免其他光線對熒光粉光線造成干擾。首先將熒光粉加入到粉盒中，打開LED燈，對熒光粉照射一段時(shí)間。然后打開空調(diào)系統(tǒng)，使風(fēng)管持續(xù)向空調(diào)區(qū)域送風(fēng)，之后按比例將熒光粉混入風(fēng)管中送風(fēng)氣流中，送風(fēng)氣流經(jīng)過整流網(wǎng)整流，使熒光粉均勻的混合在送風(fēng)氣流中。熒光粉隨送風(fēng)氣流經(jīng)送風(fēng)末端進(jìn)入空調(diào)區(qū)域，這時(shí)按下數(shù)碼相機(jī)快門，數(shù)碼相機(jī)開始曝光。熒光粉進(jìn)入空調(diào)區(qū)域后，放出光線，光線進(jìn)入數(shù)碼相機(jī)鏡頭并在感光部件上留下影像，隨著熒光粉的移動(dòng)，感光部件中相應(yīng)區(qū)域也不斷感光，從而形成一條光軌跡。經(jīng)過事先設(shè)置的曝光時(shí)間，數(shù)碼相機(jī)完成拍攝，生成帶有許多條光軌跡的相片，這相片就能反映在曝光期間空調(diào)區(qū)域的氣流組織情況。每組測試結(jié)束后，收集空調(diào)區(qū)地面和回風(fēng)口過濾器中的熒光粉，回收的熒光粉再次加入粉盒中循環(huán)利用。