[發(fā)明專利]云室微粒氣動(dòng)懸浮的裝置及方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010820821.5
• 申請(qǐng)日: 2020-08-14
• 公開（公告）號(hào): CN112014273A
• 公開（公告）日: 2020-12-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 許麗人;蔡軍;孫海洋;張海麗;劉茜;杜麗杰;張志標(biāo);王勝國(guó);李咸寧
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京應(yīng)用氣象研究所;北京易盛泰和科技有限公司
• 主分類號(hào): G01N15/00
• 分類號(hào): G01N15/00;G01M9/00
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 王艾華

本發(fā)明公開了云室微粒氣動(dòng)懸浮的裝置及方法，所述裝置包括上艙體、下艙體、抽空機(jī)組、氣動(dòng)懸浮裝置、溫度處理機(jī)組和空氣處理機(jī)組。所述氣動(dòng)懸浮裝置的整流格柵將上艙體分為多個(gè)懸浮空間，通過空氣處理機(jī)組注氣與抽空機(jī)組抽氣維持氣動(dòng)懸浮的上升氣流，提供微粒懸浮的條件。本發(fā)明裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)科學(xué)合理，方法操作性強(qiáng)，受干擾較小，保證微粒懸浮的穩(wěn)定性，環(huán)境模擬的真實(shí)性更高。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于人工影響天氣云霧研究技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及云室微粒氣動(dòng)懸浮的裝置及方法。

背景技術(shù)

多年來，人工影響天氣技術(shù)逐步發(fā)展，對(duì)于云霧物理機(jī)制研究至關(guān)重要。為了深入了解冰晶雪微粒的生長(zhǎng)過程，使其穩(wěn)定懸浮并提供正常生長(zhǎng)條件是研究的前提與關(guān)鍵。在以往的云室微粒生長(zhǎng)過程試驗(yàn)研究中，冰雪晶在物體表面如纖維絲或金屬平面上生長(zhǎng)，這導(dǎo)致其生長(zhǎng)受到一定限制，跟自然大氣情況不完全一樣。而在自由降落條件下定量測(cè)定冰晶增長(zhǎng)困難極大。研究者曾利用空氣動(dòng)力學(xué)原理設(shè)置過冷云風(fēng)洞使得冰晶雪自由懸浮生長(zhǎng)，大大延長(zhǎng)了生長(zhǎng)期，但是冰晶效果都不盡人意。大氣中冰晶生長(zhǎng)及下落問題由于其形狀的復(fù)雜多變使得冰晶生長(zhǎng)的理論研究遇到很大的困難。

因此急需建設(shè)可控的環(huán)境云室，云室艙內(nèi)安裝微粒懸浮系統(tǒng)，來滿足不同微粒的穩(wěn)定生長(zhǎng)環(huán)境，模擬雨雪霧微粒在自然界的成長(zhǎng)，進(jìn)行微粒整個(gè)生命周期的增長(zhǎng)、碰并、消融等研究，從而進(jìn)行成云致雨機(jī)理、微物理結(jié)構(gòu)和生消演變規(guī)律、人工催化作業(yè)機(jī)制等研究工作。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述問題，本發(fā)明利用空氣動(dòng)力學(xué)原理，提供了溫度、濕度、氣壓可控的云室微粒氣動(dòng)懸浮的裝置及方法，為冰晶雪微粒生長(zhǎng)研究提供條件。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

云室微粒氣動(dòng)懸浮的裝置，包括：上艙體，以及連通在所述上艙體底部的下艙體；所述上艙體和下艙體的艙壁均為雙層夾套結(jié)構(gòu)，所述雙層夾套結(jié)構(gòu)內(nèi)部填充載冷劑并連通溫度處理機(jī)組；

所述上艙體的上封頭與抽空機(jī)組連接，所述下艙體的下封頭與空氣處理機(jī)組連接；在所述上艙體內(nèi)設(shè)置一層或多層整流格柵，將上艙體分為多個(gè)懸浮空間，在所述懸浮空間對(duì)應(yīng)的艙壁上安裝有氣溶膠注入孔和觀察窗，在觀察窗處安裝攝像機(jī)；

所述上艙體和下艙體內(nèi)部均設(shè)置有多個(gè)溫度傳感器；所述下艙體內(nèi)的下部設(shè)置軸流風(fēng)機(jī)；所述下艙體的艙壁設(shè)置有干蒸汽入口；所述上艙體和下艙體內(nèi)部還安裝有多個(gè)溫濕度傳感器；所述空氣處理機(jī)組連接蒸汽發(fā)生器，所述蒸汽發(fā)生器用于補(bǔ)充上艙體和下艙體內(nèi)部的水分。

進(jìn)一步的，所述上艙體的雙層夾套結(jié)構(gòu)和下艙體的雙層夾套結(jié)構(gòu)均分別連通溫度處理機(jī)組，溫度處理機(jī)組分別控制上艙體和下艙體的溫度。

進(jìn)一步的，所述攝像機(jī)為高速攝像機(jī)，所述攝像機(jī)安裝在滑軌上，所述滑軌固定在上艙體的內(nèi)壁上。

進(jìn)一步的，所述整流格柵包括三層，三層整流格柵之間的空間分別為第一懸浮空間和第二懸浮空間。

進(jìn)一步的，所述上艙體的頂部設(shè)置照明結(jié)構(gòu)；所述照明結(jié)構(gòu)為光源孔，在所述光源孔內(nèi)安裝太陽燈或者玻璃窗。

進(jìn)一步的，所述上艙體和下艙體為上下兩個(gè)不等徑不銹鋼圓柱型艙體，艙體內(nèi)壁采用316材質(zhì)，夾套外側(cè)采用304材質(zhì)。

進(jìn)一步的，所述上艙體內(nèi)徑小于下艙體內(nèi)徑。

進(jìn)一步的，所述下艙體內(nèi)部直徑6m，上艙體內(nèi)部直徑3m，所述上艙體和下艙體的高度均為6m。

進(jìn)一步的，所述空氣綜合處理機(jī)組采用三效過濾器凈化空氣后，兩級(jí)轉(zhuǎn)輪除濕機(jī)組獲得低濕工況，三級(jí)冷卻器獲得低溫工況，采用電加熱和外接加濕器獲得高溫和高濕工況。

本發(fā)明的另一個(gè)技術(shù)方案是：云室微粒氣動(dòng)懸浮的方法，利用所述的裝置，包括：

1)打開空氣處理機(jī)組注入潔凈空氣來清潔上艙體和下艙體；