[發明專利]一種城市連續峽谷街道內流場及污染物擴散研究實驗裝置

有效

• 申請號: 201610019588.4
• 申請日: 2016-01-08
• 公開（公告）號: CN105675244B
• 公開（公告）日: 2018-03-06
• 發明（設計）人: 唐飛;楊冰健;石琴;胡隆華
• 申請（專利權）人: 合肥工業大學
• 主分類號: G01M9/00
• 分類號: G01M9/00
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司11251
• 代理人: 楊學明,顧煒

1.一種城市連續峽谷街道內流場及污染物擴散研究實驗裝置，其特征在于，所述的實驗裝置分為5個部分，即風洞機構、連續街谷機構、煙氣流場示蹤機構、街谷底板加熱機構和多參數測量機構；其中，

所述的風洞機構包括設有簡易隧道結構(5)和縱向通風裝置，縱向通風裝置包括二個以上的變頻風機(6)和二個以上的導流風管(7)，形成蜂窩狀結構，為連續峽谷街道提供穩定的環境風，用二個以上的風速探頭進行標定；

所述的連續街谷機構包括2個街谷，第一個街谷是上游建筑(1)和中間建筑(2)之間的峽谷，第二個街谷是中間建筑(2)和下游建筑(3)之間的峽谷；上游建筑(1)、中間建筑(2)、下游建筑(3)和底板(4)共同組成連續街谷機構，其中上游建筑(1)、中間建筑(2)和下游建筑(3)是用透明防火玻璃構成，底板(4)由耐火磚構成；

所述的煙氣流場示蹤機構包括偏光激光源(9)、發煙裝置(11)；其中偏光激光源(9)產生偏光束(10)，在發煙裝置(11)中燃燒煙餅或檀香，產生的煙顆粒在熱量的驅動下，沿設計路線蔓延，再用數碼攝像機(13)拍攝街谷內由偏光激光源(9)照亮的示蹤粒子擴散圖像；

所述的街谷底板加熱機構是在底板(4)中等間距布置碳硅加熱棒(12)，均勻加熱街谷底板，用于模擬不同太陽輻照加熱街谷地面的場景；

所述的多參數測量機構包括數碼攝像機(13)、熱電偶(14)和一氧化碳探頭(15)；所述數碼攝像機(13)用于拍攝街谷內煙氣，觀察記錄煙氣流動擴散特性；所述的熱電偶(14)位于火源(8)上方、上游建筑(1)背風面、中間建筑(2)兩側和下游建筑(3)迎風面，豎向等間距設置，用于檢測不同環境風作用下街谷內不同部位的火羽流溫度；所述一氧化碳探頭(15)用于測量街谷內一氧化碳濃度，設置在兩個街谷內中間位置；

所述上游建筑(1)、中間建筑(2)和下游建筑(3)的高度、寬度和長度可調節，用于模擬不同高寬比的街谷；

所述街谷的寬度可變化，用于模擬不同寬度的街谷內流場顯示和污染物擴散特征；

所述的風洞機構通過2個以上的變頻風機產生城市地面風速廓線，呈現指數形式或者對數形式，同時街谷模型也能夠調整在簡易隧道結構的放置角度，用于模擬不同風向和風速大小情況下，街谷內流場顯示和典型污染物的擴散分布特征；

所述的火源(8)通過多孔氣體燃燒器產生穩定火源，采用質量流量計控制火災規模；

所述的上游建筑(1)、中間建筑(2)和下游建筑(3)的頂部形狀可變，分別為：方頂型、三角形和圓頂形，能夠用于研究不同建筑頂部形狀組成街谷內的煙氣蔓延和擴散特征；

在實驗模型尺度方面，按照量綱相似理論設計，首次建立了一套研究城市連續峽谷街道內流場及污染物擴散研究實驗裝置，風洞結構內風速調節裝置、煙氣流場示蹤機構、街谷底板加熱機構和多參數測量機構操作便捷，實驗裝置具有完備的配套煙羽流示蹤和特征參數測量系統；

在街谷內煙氣流動和污染物擴散模擬實驗方面，該實驗裝置能夠利用煙餅產生的煙顆粒對街谷內火災煙羽流進行示蹤，對街谷內火災產生煙羽流不會產生干擾，對人體也沒有傷害；并用偏光激光源對火災煙羽流和煙餅產生的煙顆粒進行照射，能夠清楚和真實的模擬連續街谷內煙羽流蔓延和擴散過程，實時記錄火災煙羽流流動擴散過程中各個相關參數演化特征；

該實驗裝置的多參數測量機構能夠采集煙氣擴散特性、溫度分布和一氧化碳濃度數據，能夠獲取不同環境風情況下街谷內煙氣流動和污染物擴散采集數據，實現不同采集需求，同時能夠根據實驗目的，調整街谷形狀，寬高比以及街谷的寬度來獲得所需的實驗數據，實現功能的多樣化；

在街谷模擬火源設置方面，采用氣體燃料，設置了質量流量及壓力表，能夠連續調節氣體燃料流量，增加了對街谷內火災燃燒過程的控制，在試驗結束或出現火勢失控意外情況下能夠及時的關停火源，避免事故的發生；

在實驗環境模擬方面，該實驗裝置設計了一個街谷底板加熱機構，在底板中等間距布置碳硅加熱棒，根據不同實驗需要，加熱街谷底板，用于模擬不同太陽輻照加熱街谷地面的場景。