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)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]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)散過程監(jiān)測的實(shí)驗(yàn)?zāi)M裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來,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)的城市空氣污染問題現(xiàn)已越來越嚴(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)境布置有效的流場測量設(shè)備十分困難,所以對實(shí)際道路環(huán)境中的交通污染物的流動(dòng)和擴(kuò)散過程尚無法有效測量,只能在街道的一些點(diǎn)位布置探頭,測量該點(diǎn)污染物隨時(shí)間的變化過程,無法把握交通污染物在街谷道路中的總體運(yùn)動(dòng)過程。近年來,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CFD數(shù)值模擬平臺(tái)建立了一些模型,對街谷機(jī)動(dòng)車污染物擴(kuò)散的流動(dòng)和擴(kuò)散開展研究,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)洞來開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,也沒有考慮陽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)場與街谷道路垂直的情形,并未考慮風(fēng)場的角度問題。另外,劉志輝等通過鹽水實(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停茄芯拷止鹊缆翻h(huán)境的污染物流動(dòng)和擴(kuò)散規(guī)律的很好選擇,對制定有效的機(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】
[0003]為了能夠開展更加貼近實(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。
[0004]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控部分;其中:
[0005]所述風(fēng)墻部分,用于提供風(fēng)場環(huán)境,包括風(fēng)墻以及實(shí)驗(yàn)段,風(fēng)速范圍O-lOm/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;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;
[0006]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,可通過無線控制器控制車輛的行進(jìn)過程,同時(shí)通過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,并通過示蹤粒子添加機(jī)構(gòu)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)以及示蹤粒子添加機(jī)構(gòu)通過軟管連接;所述光照輻射加熱板,模擬不同太陽光照強(qiáng)度對街道的加熱作用,可以調(diào)節(jié)不同的角度,并且和紅外測溫儀配合使用,通過光照輻射把街道加熱到特定的溫度;
[0007]所述配套測控部分,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,兩組分開使用,避免相互干擾;所述尾氣濃度測點(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,測量不同區(qū)域處排放汽車尾氣濃度,測量的結(jié)果通過數(shù)據(jù)采集器轉(zhuǎn)碼傳輸?shù)接?jì)算機(jī)。
[0008]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_2μπι氮化硼作為示蹤粒子,由發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣驅(qū)動(dòng),通過機(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)。
[0009]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)對不同距離和不同尺寸的街谷道路環(huán)境的模擬。
[0010]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)場對街谷道路交通污染物擴(kuò)散的影響。
[0011]本發(fā)明的有益技術(shù)效果體現(xiàn)在以下方面:
[0012]1.在街谷道路交通污染物擴(kuò)散模擬方面,實(shí)驗(yàn)裝置按照量綱相似理論,搭建模擬街谷道路、機(jī)動(dòng)車和環(huán)境風(fēng)場的模型,能夠真實(shí)反映實(shí)際街谷道路交通污染物的流動(dòng)和擴(kuò)散過程。風(fēng)墻部分實(shí)驗(yàn)段和下風(fēng)側(cè)街谷建筑模型采用透明有機(jī)玻璃板建成,可方便清晰的觀察和拍攝實(shí)驗(yàn)過程和現(xiàn)象。街谷模型可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)需要調(diào)整其與風(fēng)場的角度,研究不同角度的風(fēng)場對街谷道路污染物擴(kuò)散的影響。
[0013]2.在模擬污染源設(shè)置方面,直接采用發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣作為污染源,通過可移動(dòng)式小車釋放,更加貼近實(shí)際情況。另外,在尾氣中添加了示蹤粒子,通過激光片光和數(shù)碼攝像系統(tǒng),可以實(shí)現(xiàn)污染物擴(kuò)散過程的追蹤。
[0014]3.在實(shí)驗(yàn)測量系統(tǒng)方面,先進(jìn)完備的流場顯示和濃度測量系統(tǒng)可以對污染物的流動(dòng)參數(shù)進(jìn)行全方位的觀測和研究,以便提出有效的管控和消減街谷道路機(jī)動(dòng)車污染物的措施。
[0015]4.在實(shí)驗(yàn)環(huán)境方面,本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)還設(shè)計(jì)了一個(gè)可以調(diào)節(jié)角度的光照輻射板,模擬不同的光照環(huán)境對街道的加熱過程,同時(shí)輔以紅外測溫系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)對街谷道路模型加熱的控制。
【附圖說明】
[0016]圖1為本發(fā)明所述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)裝置示意圖;
[0017]圖2為本發(fā)明所述機(jī)動(dòng)車模型、示蹤粒子添加機(jī)構(gòu)和發(fā)動(dòng)機(jī)組成的尾氣排放系統(tǒng)示意圖;
[0018]圖3為本發(fā)明所述街谷建筑模型按照其他的擺放方式示意圖;
[0019]圖中附圖標(biāo)記含義為:1為風(fēng)墻部分;2為風(fēng)墻;3為風(fēng)墻實(shí)驗(yàn)段;4為實(shí)驗(yàn)段頂部激光片光;5為光照輻射加熱板;6為紅外測溫儀;7為實(shí)驗(yàn)段側(cè)面數(shù)碼攝像機(jī);8為發(fā)動(dòng)機(jī);9為示蹤粒子添加裝置;10為軟管;11為街谷下風(fēng)側(cè)建筑模型;12為機(jī)動(dòng)車模型;13為尾氣濃度測點(diǎn);14為數(shù)據(jù)采集器;15為實(shí)驗(yàn)段側(cè)面激光片光;16為上風(fēng)側(cè)建筑模型;17為數(shù)據(jù)記錄計(jì)算機(jī);18為實(shí)驗(yàn)段端部數(shù)碼攝像機(jī)。
【具體實(shí)施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖,通過實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步地說明。
[0021]參見圖1,一種城市街谷道路機(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控部分。
[0022]風(fēng)墻部分1由風(fēng)墻2以及實(shí)驗(yàn)段3組成,風(fēng)速范圍O-lOm/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。實(shí)驗(yàn)段3由透明有機(jī)玻璃板構(gòu)成,方便觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。
[0023]街谷建筑模型和污染物排放機(jī)動(dòng)車模型部分由街谷下風(fēng)側(cè)建筑模型11和上風(fēng)側(cè)建筑模型16、機(jī)動(dòng)車模型12、發(fā)動(dòng)機(jī)8和示蹤粒子添加裝置9組成。街谷下風(fēng)側(cè)建筑模型11和上風(fēng)側(cè)建筑模型16并行放置于實(shí)驗(yàn)段3中,二者尺寸和之間的距離則根據(jù)實(shí)驗(yàn)的需要進(jìn)行調(diào)節(jié),且街谷建筑模型11由透