[發明專利]一種用液體模擬氣體速度和溫度變化的方法

無效

• 申請號: 201210220772.7
• 申請日: 2012-06-29
• 公開（公告）號: CN102706530A
• 公開（公告）日: 2012-10-03
• 發明（設計）人: 王麗慧
• 申請（專利權）人: 上海理工大學
• 主分類號: G01M9/00
• 分類號: G01M9/00;G01M9/08
• 代理公司: 上海東創專利代理事務所(普通合伙) 31245
• 代理人: 寧芝華

1.一種用液體模擬氣體速度和溫度變化的方法，建立液體縮尺模型，模擬空氣的氣體速度和溫度變化，其特征在于包括下述三方面：

①建立液體縮尺模型：在滿足液體縮尺模型與原型幾何相似、運動相似的前提下，根據對流動起主要作用的力確定液體縮尺模型與原型動力相似需滿足的主要相似準則，來確定水流速度，以反映空氣流動的速度變化特性（A）；

②對于非等溫射流，主要表現在重力和浮力的不平衡，在滿足阿基米德準則相似的前提下，通過改變鹽水濃度模擬非等溫空氣送風的不同溫度，即用鹽水與清水的密度差模擬不同溫度空氣的密度差（B）；

③通過在水中加入染色劑獲得流動流線分布規律（C）；

液體模型試驗基于具體確定的速度場和溫度場的相似準則及相應比例尺，通過液體流速測試儀獲得液體流速后，得到原型氣體速度數值和方向的變化規律；通過電導率儀測得鹽水密度后，獲得氣流溫度場數值的變化規律。

2.根據權利要求1所述的一種用液體模擬氣體速度和溫度變化的方法，其特征在于：

a、所述的幾何相似：所設計的液體縮尺模型與原型相應部件的長、寬、高或直徑滿足相同的幾何比例尺，從而確定液體縮尺模型的試驗臺各個部件的定型和定位尺寸；

b、所述的運動相似：冷空氣在室內運動的控制方程組與冷水在清水中運動的控制方程組相同，保證空氣和水兩種介質的運動相似；

c、所述動力相似：對流動起決定作用的力保持液體縮尺模型與原型動力相似準則數相等，從而確定液體縮尺模型的試驗臺中液體的流速、流量反映真實氣體的流速、流量；確定液體縮尺模型試驗臺中鹽水的濃度來反映氣體的溫度。

3.根據權利要求2所述的一種用液體模擬氣體速度和溫度變化的方法，其特征在于：權利要求2c中動力相似準則數的確定分如下幾種情況實現：

d、當對流動起決定作用的力為重力時，主要考慮原型與液體縮尺模型的弗諾得數相等，

即Fr_n=Fr_m

其中字符n代表原型，字符m代表液體縮尺模型；

e、當粘滯力對流動起主要作用時，重點考慮原型與模型的雷諾數相等，即

Re_n=Re_m

當考慮粘滯力占主要影響因素的雷諾準則形似時，速度場需保證雷諾數相等或流動處于自模區即可；

f、當壓力或彈性力為對流動產生決定作用的力時，重點考慮歐拉數，即

Eu_n=Eu_m??和馬赫數即?M_n=M_m

上述等式中各個參數的定義及含義如下：

弗諾得數Fr=v²/gl；

雷諾數Re=vl/γ；

歐拉數Eu=Δp/ρv²；

馬赫數M=v/a

上述各式中，v－速度，m/s；g－重力加速度，m/s²；l－定型尺寸，m；γ-動力粘滯系數，m²/s；Δp-壓差，Pa；a-聲速，m/s。

4.根據權利要求2所述的一種用液體模擬氣體速度和溫度變化的方法，其特征在于：2c中所述動力相似準則數的確定主要體現在阿基米德準則數相等，Ar_n=Ar_m，

即[(gd₀/v₀²)(ΔT₀/T_u)]_n=[(gd₀/v₀²)(Δρ/ρ)]_m；

上式中，g-重力加速度，m/s²；d₀-噴口直徑，m；v₀-射流速度，m/s；

ΔT₀-流體溫度與外界溫度之差，K；T_u-環境的絕對溫度，K；

Δρ-流體密度與環境密度差，kg/m³；ρ-流體密度，kg/m³。

通過調節模型試驗中鹽水的不同密度ρ來反映空調送風非等溫射流的不同溫度。

5.根據權利要求1所述的一種用液體模擬氣體速度和溫度變化的方法，其特征在于：染色劑為胭脂色食品添加劑或著色劑，染色深度以清晰觀察液體的運動狀況為準。