一种复杂环境下多工况汽车尾气测量方法技术

本发明专利技术公开一种复杂环境下多工况汽车尾气测量方法；其特征在于第一步，确认尾气收集管与排气管、排放测量仪、尾气收集系统固定连接，无泄露；第二步，尾气排放实时测定；设置监测线监测污染物体积浓度，在污染物排放下风向轴线上，测量一定距离的污染物浓度，分别提取计算稳定后的某一帧数据，展现空间尾气相分布和流场涡度分布，计算污染物最大落地浓度与距离；选取最大浓度值及其对应的距离，做为污染物最大落地浓度与距离。优点是：充分考虑车辆工况、风速、风向、温度、交通环境等因素；简单、准确测量复杂环境与工况下汽车尾气排放。

【技术实现步骤摘要】
一种复杂环境下多工况汽车尾气测量方法
本专利技术属于测量
，涉及一种汽车尾气测量方法，尤其涉及一种复杂环境下多工况汽车尾气测量方法。
技术介绍
随着汽车工业的迅速发展，汽车保有量急剧增加，汽车尾气引起的大气污染问题日趋严重，控制交通环境污染和车辆排放已成当务之急。目前，国内外用于试验的汽车尾气排放数据测量方法主要有以下四种：底盘测功机法、隧道实验法、遥感测试法和车载测试法。底盘测功机法是在实验室条件下，使用标准的测试循环。一个测试循环由停车、起动、匀速巡航、加速和减速的完整过程组成。在实验室中进行的，模拟车辆在典型的外界环境下的测试，但其不能反映实际道路上的排放状况。隧道实验法是利用公路隧道来监测道路汽车尾气污染物的排放。公路隧道被看作一个控制汽车尾气扩散的特殊设施，其作用相似于用定容采样的方法在实验室内监测。得到的是各种车型综合的平均排放因子，难以进一步区分车型的排放因子，虽然可以利用多次实验的数据和分车型的车流量数据进行多元回归得到分车型的排放因子，但是其准确性无法保证。遥感测试法是在道路边架设仪器，通过不分光红外分析法（NDIR）和分光或不分光之外分析法等技术，在线动态监测尾气管排放污染物的浓度，进而求出该道路上的机动车排放因子。自动化程度高，平均一天可以测试上千台车，但仅能测出在一个基于混合气比率或是燃油比率的特定位置上的瞬时排放量的估计，受测试地点和环境的影响较大，而且测试数据不够准确。车载测试法是利用车载排放测量仪器，在实际道路上动态实时地测量车辆排放。不受位置、环境限制，测试方便。但若考虑车辆工况、风速、风向、温度、交通环境等因素，则工作量大，操作复杂，测量数据不够精确。
技术实现思路
本专利技术公开了一种复杂环境下多工况汽车尾气测量方法，以解决现有技术中底盘测功机法不能反映实际道路上的排放状况；隧道实验法难以进一步区分车型的排放因子，准确性无法保证；遥感测试法受测试地点和环境的影响较大，测试数据不够准确；车载测试法若考虑车辆车速、风速、风向、温度、交通环境等因素，则工作量大，操作复杂，测量数据不够精确等问题。本专利技术一种复杂环境下多工况汽车尾气测量方法包括：第一步，确认尾气收集管与排气管、排放测量仪、尾气收集系统固定连接，无泄露；第二步，尾气排放实时测定；设置监测线监测污染物体积浓度，在污染物排放下风向轴线上，测量一定距离的污染物浓度，分别提取计算稳定后的某一帧数据，展现空间尾气相分布和流场涡度分布，计算污染物最大落地浓度与距离；选取最大浓度值及其对应的距离，做为污染物最大落地浓度与距离。本专利技术设置监测线监测污染物体积浓度，监测污染物体积浓度监测线起点位于排气口中心正下方地面上，监测线沿风向布置，监测线长度为5m。本专利技术汽车尾气测量方法考虑风速、风向、车速不同试验工况对最大体积浓度对应的落地距离影响；设置监测线监测污染物体积浓度，如果存在风向与排放的方向严重不一致时，以等效排放点作为监测线起点；将风速假定为另一排放管排放；第一个排放管尾气排放速率为Q1，第一个排放管高度h1；第二个排放管尾气排放速率为Q2，第二个高度h2；等效排放管高度；排放管尾气排放速率Q＝Q1＋Q2；等效排放点的位置位于第一个排放管和第二个排放管的连线上，第一个排放管至第二个排放管的距离为a；当以第一个排放管为原点，等效排放点位置距第一个排放管距离：X=a(Q－Q1)/Q=aQ2/Q按同一时刻，t=1s时，不同风速、风向时，测量提取出监测线上最大体积浓度与对应距离。本专利技术汽车尾气测量方法考虑风速、风向、车速不同试验工况对最大体积浓度对应的落地距离影响；采用车体不动，风速、风向和车速的等效转化方法；当欲试车速为V1，风速为V2，风向与车行进方向成夹角时，对风速为V2分解为垂直车体风速V2z与平行车体风速V2x；试验时，车体不动，用平行车体风速V2x与车速为V1之和与垂直车体风速V2z等效转化合成风速。节约计算的资源消耗，同时，又能够将风向的影响考虑进去。采用拉丁方设计（Latinsquaredesign）方法，在统计上控制两个不相互作用的外部变量并且操纵自变量。每个外部变量或分区变量被划分为一个相等数目的区组或级别，自变量也同样被分为相同数目的级别，使参数取值在试验设计中尽可能的均匀分布。本专利技术优化汽车尾气测量方法，试验工况不考虑温度和交通状况因素，试验工况包括风速、风向、车速；风向：S为南、N为北、E为东、W为西；将风速、风向、车速分别分为相同数目的级别，形成试验设计矩阵；按试验设计矩阵试验工况设置监测线监测污染物体积浓度，污染物最大落地浓度与距离。本专利技术将风速、风向、车速分为相同数目的15个级别，形成试验设计矩阵参见表1；表1试验设计矩阵本专利技术在同一时刻测量制作15个试验因素工况下的监测线，提取试验因素工况下监测线上的浓度分布，每5个工况一组，进行敏度分析。本专利技术包括怠速工况下的尾气排放和扩散实时测定，仿真试验物理时间为3s；由于2s后的尾气长度变化很小，所以试验只提取前2s，每0.5s提取一次数据；截取俯视图和侧视图进行观察。本专利技术试验工况还包括尾气密度、粘度；在污染物排放下风向轴线上，测量一定距离的污染物浓度，分别提取计算稳定后的某一帧数据，展现空间尾气相分布和流场涡度分布，计算污染物最大落地浓度与距离时；应用粒子的格子波尔兹曼方法自适应动态细化进行离散分析方法、LES大涡模拟湍流模型与拉格朗日非定场数值等方法，二维仿真，对尾气排放实时测定监测数据建立并优化尾气时空动态模型；对各因素参数独立分析，进行尾气测量。尾气排放时空动态模型是监控和统计尾气排放浓度随时间和空间变化的数据模型，利用建立的尾气排放时空动态模型，初步分析尾气排放和扩散的动态规律。尾气排放时空动态模型采用二维方法，针对尾气排放的污染物和空气作为模型的两相流，利用Xflow软件提供的两相流模型PhaseField，基于VOF的方法，在尾气排放区域内计算尾气和空气各相所占的比例，能够准确的识别空气和尾气相混合的地方，对尾气在空气中扩散、交界面不明显的问题进行仿真，并且用介于红色和蓝色之间的颜色进行表达，能够清晰地分析出尾气在空气中排放和扩散的动态规律。本专利技术利用粒子的格子波尔兹曼方法自适应动态细化进行离散分析方法、LES大涡模拟湍流模型与拉格朗日非定场数值等方法，采用二维仿真方法，对尾气排放的参数设置进行研究时，选择了尾流自适应模块，即格子在流场涡流集中的区域，进行分解，对尾流场进行自动加密；试验仿真采用表2的格子尺度进行设置；表2尾气排放参数的格子设置本专利技术的积极效果在于：充分考虑车辆工况、风速、风向、温度、交通环境等因素；基于科学、合理的抽样，用最小的计算量，研究各种因素对排放污染物的贡献率，筛选出关键因素及其与尾气排放之间的关系；利用粒子的格子波尔兹曼方法自适应动态细化进行离散分析方法、LES大涡模拟湍流模型与拉格朗日非定场数值等方法，结合汽车尾气排放实时监测数据，建立并优化尾气时空动态模型，提出一种复杂环境下多工况汽车尾气测量新方法，为控制尾气排放体积与浓度的时空动态分布，降低汽车尾气对PM2.5的贡献率提供新方案；优化试验方案，结合仿真试验，简单、准确测量复杂环境与工况下汽车尾气排放。附图说明图1为排气管截面处尾气体积浓度分布云图随本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种复杂环境下多工况汽车尾气测量方法；其特征在于：包括：第一步，确认尾气收集管与排气管、排放测量仪、尾气收集系统固定连接，无泄露；第二步，尾气排放实时测定；设置监测线监测污染物体积浓度，在污染物排放下风向轴线上，测量一定距离的污染物浓度，分别提取计算稳定后的某一帧数据，展现空间尾气相分布和流场涡度分布，计算污染物最大落地浓度与距离；选取最大浓度值及其对应的距离，做为污染物最大落地浓度与距离。

【技术特征摘要】
1.一种复杂环境下多工况汽车尾气测量方法；其特征在于：包括：第一步，确认尾气收集管与排气管、排放测量仪、尾气收集系统固定连接，无泄露；第二步，尾气排放实时测定；设置监测线监测污染物体积浓度，在污染物排放下风向轴线上，测量一定距离的污染物浓度，分别提取计算稳定后的某一帧数据，展现空间尾气相分布和流场涡度分布，计算污染物最大落地浓度与距离；选取最大浓度值及其对应的距离，做为污染物最大落地浓度与距离；监测线监测污染物体积浓度的设置，如果存在风向与排放的方向严重不一致时，以等效排放点作为监测线起点；将风速假定为另一排放管排放；第一个排放管尾气排放速率为Q1，第一个排放管高度h1；第二个排放管尾气排放速率为Q2，第二个排放管高度h2；等效排放管高度；排放管尾气排放速率Q＝Q1+Q2；等效排放点的位置位于第一个排放管和第二个排放管的连线上，第一个排放管至第二个排放管的距离为a；当以第一个排放管为原点，等效排放点位置距第一个排放管距离：X＝a(Q－Q1)/Q＝aQ2/Q按同一时刻，t＝1s时，不同风速、风向时，测量提取出监测线上最大体积浓度与对应距离。2.根据权利要求1所述的一种复杂环境下多工况汽车尾气测量方法；其特征在于：设置监测线监测污染物体积浓度，监测污染物体积浓度监测线起点位于排气口中心正下方地面上，监测线沿风向布置，监测线长度为5m。3.根据权利要求1所述的一种复杂环境下多工况汽车尾气测量方法；其特征在于：试验工况不考虑温度和交通状况因素，试验工况包括风速、风向、车速；风向：S为南、N为北、E为东、W为西；将风速、风向、车速分别分为相同数目的级别，形成试验设计矩阵；按试验设计矩阵试验工况设置监测线监测污染物体积浓度，污染物最大落地浓度与距离。4.根据权利要求3所述的一种复杂环境下多工况汽车尾气测量方法；其特征在于：将风速、风向、车速分为相同数目的15个级别，形成试验设计矩阵；试验设计矩阵编号车速km/h风向风速15S1级2100ESE2级320WSW...

【专利技术属性】
技术研发人员：门玉琢，张晓明，于海波，刘博，李明达，冀秉魁，姚雪萍，王隶梓，
申请(专利权)人：长春工程学院，
类型：发明
国别省市：吉林;22