[發(fā)明專利]一種城市街谷道路機(jī)動(dòng)車污染物排放與擴(kuò)散研究的實(shí)驗(yàn)裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610019590.1
• 申請(qǐng)日: 2016-01-08
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN105486685B
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-03-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王強(qiáng);胡隆華
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N21/85
• 分類號(hào): G01N21/85
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責(zé)任公司11251
• 代理人: 楊學(xué)明,顧煒

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及交通污染物排放領(lǐng)域，尤其涉及一種街谷道路環(huán)境機(jī)動(dòng)車排放污染物的流動(dòng)和擴(kuò)散過(guò)程監(jiān)測(cè)的實(shí)驗(yàn)?zāi)M裝置。

背景技術(shù)

近年來(lái)，隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，機(jī)動(dòng)車保有量不斷攀升，由機(jī)動(dòng)車尾氣引發(fā)的城市空氣污染問(wèn)題現(xiàn)已越來(lái)越嚴(yán)重，加上城市街谷道路環(huán)境不利于污染物擴(kuò)散，使得機(jī)動(dòng)車尾氣污染問(wèn)題更為突出，現(xiàn)已經(jīng)成為交通環(huán)境領(lǐng)域的一個(gè)研究熱點(diǎn)。受氣象條件和環(huán)境風(fēng)場(chǎng)影響的街谷道路機(jī)動(dòng)車尾氣污染現(xiàn)象相當(dāng)復(fù)雜，實(shí)際的街谷道路環(huán)境布置有效的流場(chǎng)測(cè)量設(shè)備十分困難，所以對(duì)實(shí)際道路環(huán)境中的交通污染物的流動(dòng)和擴(kuò)散過(guò)程尚無(wú)法有效測(cè)量，只能在街道的一些點(diǎn)位布置探頭，測(cè)量該點(diǎn)污染物隨時(shí)間的變化過(guò)程，無(wú)法把握交通污染物在街谷道路中的總體運(yùn)動(dòng)過(guò)程。近年來(lái)，隨著數(shù)值模擬理論和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，Chang等通過(guò)CFD數(shù)值模擬平臺(tái)建立了一些模型，對(duì)街谷機(jī)動(dòng)車污染物擴(kuò)散的流動(dòng)和擴(kuò)散開(kāi)展研究，已取得了一定的成果，但缺乏實(shí)驗(yàn)結(jié)果的支持。Meroney等學(xué)者采用風(fēng)洞來(lái)開(kāi)展街谷交通污染物擴(kuò)散的實(shí)驗(yàn)研究，但他們采用的是乙烷空氣混合物作為模擬污染源，與實(shí)際污染源有較大的區(qū)別，也沒(méi)有考慮陽(yáng)光加熱街道路面和墻面后形成的熱浮力作用，且布置方式比較固定，僅研究了風(fēng)場(chǎng)與街谷道路垂直的情形，并未考慮風(fēng)場(chǎng)的角度問(wèn)題。另外，劉志輝等通過(guò)鹽水實(shí)驗(yàn)?zāi)M了街谷存在地面加熱時(shí)空氣流的流場(chǎng)特征，但并未研究污染物的擴(kuò)散特性。因此，搭建更加貼近實(shí)際情況的小尺寸實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?，是研究街谷道路環(huán)境的污染物流動(dòng)和擴(kuò)散規(guī)律的很好選擇，對(duì)制定有效的機(jī)動(dòng)車尾氣污染的消減方法具有非常重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容

為了能夠開(kāi)展更加貼近實(shí)際環(huán)境的街谷道路交通污染物流動(dòng)與擴(kuò)散過(guò)程的相關(guān)實(shí)驗(yàn)和研究，本發(fā)明的目的在于提供一種城市街谷道路機(jī)動(dòng)車污染物排放與擴(kuò)散研究的實(shí)驗(yàn)裝置。

本發(fā)明實(shí)現(xiàn)上述目的的技術(shù)解決方案如下：一種城市街谷道路機(jī)動(dòng)車污染物排放與擴(kuò)散研究的實(shí)驗(yàn)裝置，包括風(fēng)墻部分、街谷建筑模型和污染物排放機(jī)動(dòng)車模型部分以及配套測(cè)控部分；其中：

所述風(fēng)墻部分，用于提供風(fēng)場(chǎng)環(huán)境，包括風(fēng)墻以及實(shí)驗(yàn)段，風(fēng)速范圍0-10m/s，用于提供模擬環(huán)境風(fēng)作用下的街谷道路所需的風(fēng)場(chǎng)；實(shí)驗(yàn)段由透明有機(jī)玻璃板構(gòu)成，方便觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象；

所述街谷建筑模型和污染物排放機(jī)動(dòng)車模型部分，用于模擬車輛在不同光照加熱環(huán)境下的街谷道路上行駛并排放污染物，包括街谷下風(fēng)側(cè)建筑模型和上風(fēng)側(cè)建筑模型、機(jī)動(dòng)車模型、發(fā)動(dòng)機(jī)、示蹤粒子添加裝置和光照輻射加熱板；所述街谷下風(fēng)側(cè)建筑模型為透明有機(jī)玻璃組成，便于攝像機(jī)拍攝示蹤粒子運(yùn)動(dòng)圖像；所述機(jī)動(dòng)車模型，可通過(guò)無(wú)線控制器控制車輛的行進(jìn)過(guò)程，同時(shí)通過(guò)尾部的排氣管排放尾氣；所述發(fā)動(dòng)機(jī)，為汽車污染物的提供源，并通過(guò)示蹤粒子添加裝置往汽車尾氣中添加示蹤粒子，機(jī)動(dòng)車模型和發(fā)動(dòng)機(jī)以及示蹤粒子添加裝置通過(guò)軟管連接；所述光照輻射加熱板，模擬不同太陽(yáng)光照強(qiáng)度對(duì)街道的加熱作用，可以調(diào)節(jié)不同的角度，并且和紅外測(cè)溫儀配合使用，通過(guò)光照輻射把街道加熱到特定的溫度；

所述配套測(cè)控部分，包括實(shí)驗(yàn)段側(cè)面數(shù)碼攝像機(jī)和實(shí)驗(yàn)段端部數(shù)碼攝像機(jī)、實(shí)驗(yàn)段側(cè)面激光片光和實(shí)驗(yàn)段端部激光片光、尾氣濃度測(cè)點(diǎn)、數(shù)據(jù)采集器和數(shù)據(jù)記錄計(jì)算機(jī)；所述實(shí)驗(yàn)段側(cè)面數(shù)碼攝像機(jī)，拍攝汽車尾氣中由實(shí)驗(yàn)段頂部激光片光照亮的示蹤粒子運(yùn)動(dòng)圖像，而實(shí)驗(yàn)段端部數(shù)碼攝像機(jī)則拍攝實(shí)驗(yàn)段側(cè)面激光片光照亮的示蹤粒子運(yùn)動(dòng)圖像，兩組分開(kāi)使用，避免相互干擾；所述尾氣濃度測(cè)點(diǎn)，由一組豎向氣體濃度探頭組成，可以根據(jù)需要移動(dòng)位置，測(cè)量不同區(qū)域處排放汽車尾氣濃度，測(cè)量的結(jié)果通過(guò)數(shù)據(jù)采集器轉(zhuǎn)碼傳輸?shù)接?jì)算機(jī)。

其中，采用發(fā)動(dòng)機(jī)提供污染源，發(fā)動(dòng)機(jī)燃料可以采用機(jī)動(dòng)車比較普遍使用的天然氣、汽油和柴油，轉(zhuǎn)速則通過(guò)計(jì)算機(jī)控制；采用示蹤粒子添加裝置添加示蹤粒子進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣，并通過(guò)數(shù)碼攝像機(jī)拍攝示蹤粒子的運(yùn)動(dòng)圖像；采用粒徑為0.5-2μm氮化硼作為示蹤粒子，由發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣驅(qū)動(dòng)，通過(guò)機(jī)動(dòng)車模型的尾氣排放口噴出，夾帶到街谷中并隨著發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣運(yùn)動(dòng)。

其中，街谷下風(fēng)側(cè)建筑模型和上風(fēng)側(cè)建筑模型的尺寸和二者間距都可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)需要進(jìn)行改變，實(shí)現(xiàn)對(duì)不同距離和不同尺寸的街谷道路環(huán)境的模擬。

其中，街谷下風(fēng)側(cè)建筑模型和上風(fēng)側(cè)建筑模型在實(shí)驗(yàn)段擺放的形式可以調(diào)節(jié)，不僅可以垂直于風(fēng)場(chǎng)排放，也可以按照其他的角度擺放，研究不同角度(0-90°)的風(fēng)場(chǎng)對(duì)街谷道路交通污染物擴(kuò)散的影響。

本發(fā)明的有益技術(shù)效果體現(xiàn)在以下方面：