受热羽流作用的水平射流运动盐水模型实验装置制造方法及图纸

本发明专利技术揭示了一种受热羽流作用的水平射流运动盐水模型实验装置，包括主水箱、射流盐水系统、羽流盐水系统、流场测试系统、管路；射流盐水系统包括射流盐水箱、射流供水泵、射流定压水箱、射流颜料箱、射流浮子流量计、射流分水箱和射流注入口；羽流盐水系统包括羽流盐水箱、羽流供水泵、羽流定压水箱、羽流颜料箱、羽流浮子流量计、羽流分水箱和羽流注入口；射流定压水箱和射流颜料箱之间用水管联通，羽流定压水箱与羽流颜料箱之间用水管联通。本发明专利技术可用于室内气流组织基础应用研究，以克服目前气流组织射流公式计算不够准确，CFD数值模拟可信度低，空气模型实验成本高、难以实现可视化等弊端。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于实验研究
，涉及一种模型实验装置，尤其涉及一种受热羽流作用的水平射流运动盐水模型实验装置。
技术介绍
随着经济社会的快速发展，建筑技术水平和人们生活水平的提高，越来越多的高大空间建筑成为人们工作和生活的居留空间，例如音乐厅、影院、体育场、厂房、交通枢纽站等。高大空间建筑的空调气流组织设计一直是技术难点，特别是大空间分层空调环境。目前大空间建筑普遍采用喷口水平侧送的分层空调方式，以实现既保证工作区达到空调要求， 又减少能耗的目的。由于缺乏大空间理论基础或实验和测试条件，许多实际工程中对于非等温送风气流组织，只是简单地套用半经验射流公式验算射程，这种方法忽略了很多其他因素，如室内热源的性质和位置等，也就无法考察热羽流浮升力对射流轨迹的影响，故设计结果必有一定误差，因此目前大空间空调气流组织设计的准确性值得商榷。预测房间内空气分布的主要方法有射流公式计算、模型计算、CFD数值模拟、模型实验4种方法。其中，借助相似理论，利用模型实验对室内空气分布进行预测，不需依赖经验理论，是较为可靠的方法。相对空气模型实验而言，盐水模型实验方法成本较低廉，且可靠性较强。盐水模型实验研究方法是一种真实直观、成本低廉和较为清洁的空气运动研究方法，属于缩尺模拟实验。实验中可以直观地看到流体的运动状态，实现流动的可视化研究，易于在缩尺模型实验时达到与原型相同的Re数(或Gr数)，原因是空气的运动粘性系数约是水的15倍，而空气模型实验中忽略了粘性的影响，严格上说空气模型实验的室内流场是不可能实现相似的；另外，空气模型实验难以观察到流体的运动状态。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种受热羽流作用的水平射流运动盐水模型实验装置，可用于室内气流组织基础应用研究，以克服目前气流组织射流公式计算不够准确，CFD数值模拟可信度低，空气模型实验成本高、难以实现可视化等弊端。为解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案一种受热羽流作用的水平射流运动盐水模型实验装置，所述装置包括主水箱、射流盐水系统、羽流盐水系统、流场测试系统、管路；所述射流盐水系统包括射流盐水箱、射流供水泵、射流定压水箱、射流颜料箱、射流浮子流量计、射流分水箱和射流注入口 ；射流盐水箱与射流供水泵、射流定压水箱相连， 射流定压水箱与射流颜料箱、射流供水泵相连，射流定压水箱、射流颜料箱与射流浮子流量计相连，射流浮子流量计与射流分水箱相连；所述羽流盐水系统包括羽流盐水箱、羽流供水泵、羽流定压水箱、羽流颜料箱、羽流浮子流量计、羽流分水箱和羽流注入口 ；羽流盐水箱与羽流供水泵、羽流定压水箱相连， 羽流定压水箱与羽流颜料箱、羽流供水泵相连，羽流定压水箱、羽流颜料箱与羽流浮子流量计相连，羽流浮子流量计与羽流分水箱相连；所述射流盐水系统通过射流注入管与主水箱相连，羽流盐水系统通过羽流注入管与主水箱相连，流场测试系统通过主水箱盖板上的开口放置于主水箱中；所述主水箱为开式，底部设置排水管兼具排污功能，排水管上设置调节阀，实验中调节阀门开度，以保持主水箱水量平衡；所述射流定压水箱和射流颜料箱之间用水管联通，羽流定压水箱与羽流颜料箱之间用水管联通，以保证在实验中颜料箱中液面与相应定压水箱中液面保持一致。作为本专利技术的一种优选方案，通过采用高位射流定压水箱和羽流定压水箱，为实验中射流和羽流模拟盐水的注入提供稳定的压头，以使射流和羽流模拟盐水溶液能够以稳定的流速注入主水箱中。作为本专利技术的一种优选方案，通过在环境水箱侧壁设置不同高度的射流盐水注入口，模拟不同喷口高度的射流运动；通过在环境水箱顶部不同位置设置羽流盐水注入口，模拟不同热源平面分布的羽流运动，羽流分水箱和羽流盐水注入口可升降，模拟不同热源高度分布的羽流运动；通过在射流和羽流盐水管路中设置调节阀，模拟不同射流初速度、不同热源强度多工况实验。作为本专利技术的一种优选方案，环境水箱中设置双层致密整流网格使排水均匀，模拟无限空间的气流运动特点；主水箱整流网格内侧设置挡板插槽，插入挡板时可模拟有限空间的气流运动特点。作为本专利技术的一种优选方案，所述装置设置流场测试活动支架，将测量流场信息的测试仪器固定其上，以使其能够准确定位。作为本专利技术的一种优选方案，所述装置设置射流颜料箱和羽流颜料箱，通过在射流、羽流盐水系统管路中注入不同颜色颜料，观察其在环境水箱中的扩散运动及相互运动情况，实现流场可视化。本专利技术的思路是①根据相似理论及模型实验技术原理，利用不同浓度盐水模拟热羽流、环境和水平射流，研究热羽流与水平射流的相互作用；②通过采用高位定压盐水水箱，为实验中羽流和射流模拟盐水的注入提供稳定的压头，以避免水泵直接供水带来的流量强烈波动；③通过在环境主水箱侧壁不同高度设置两列射流盐水注入口，模拟不同喷口高度的单股及多股射流运动；④通过在环境主水箱顶部不同位置设置羽流盐水注入口(16)，模拟不同热源平面分布的单股及多股羽流运动，羽流分水箱至羽流盐水注入口段可升降，模拟不同热源高度分布的羽流运动通过在射流和羽流盐水管路中设置调节阀 (j、r)，实验中可调节和设置不同的流量，以模拟不同射流初速度、不同热源强度等多工况实验；⑥环境水箱中设置双层致密铁丝网使排水均匀，模拟无限空间的气流运动特点，环境水箱铁丝网内侧设置挡板插槽，插入具有特定位置开口的挡板时可模拟有限空间的气流运动特点；⑦设置流场测试活动支架，使测量流场信息的测量仪器能够准确定位，以克服测试人员手持测试仪器定位不准确的缺点；⑧通过在射流、羽流盐水系统管路中注入不同颜色颜料，观察其在环境水箱中的扩散运动及相互运动情况，实现流场可视化。本专利技术中的盐水模型实验台可实现的实验目标有a)不同高度、射流初速度的射流模拟；b)不同热源高度、热源功率、热源位置的热羽流模拟；c)单股及多股射流、羽流以及二者相互作用的模拟；本专利技术的工作原理是由热源形成的热羽流因受到的浮升力大于其自身重力作用而竖直向上运动和扩散，水平非等温射流因受到的浮升力大于或小于其自身重力而上浮或下沉，利用不同浓度的盐水之间的密度差产生的浮力作用来模拟非等温空气射流和羽流的运动，二者具有相似性；相比较而言，射流盐水的水量远大于羽流盐水的水量，用较少量高浓度盐水模拟羽流，用较大量的低浓度盐水模拟射流；利用较高浓度的盐水从主水箱顶部注入，利用高浓度盐水的下沉运动来模拟羽流的竖直向上运动；利用较低浓度的盐从主水箱侧面注入，利用相对低浓度的盐水在环境盐水溶液中的运动模拟非等温射流的运动；根据相似理论原理，确定满足几何相似、物理相似、运动相似、动力相似、单值条件相似的模型实验装置参数和实验工况参数，可准确科学地模拟空气气流运动特点；根据因次分析和相似理论，确定盐水模拟实验相似准则数a)Re相等、b) Pr = Sc、c)Ar数相等；根据相似准则数，确定水箱尺寸、接管尺寸、射流与羽流相对位置、测点布置等模型实验台参数以及射流盐水浓度、羽流盐水浓度、环境盐水浓度等实验介质参数；通过在实验装置中设置不同位置分布的射流注入口和羽流注入口以模拟不同射流位置、不同热源分布的工况；通过调节管路中的盐水流量，模拟不同射流初速度、不同热源发热量的工况；通过调节羽流注入口伸入主水箱深度，模拟不同热源高度的工况；通过在管路中注入颜料，颜料显示射流和羽流在主水箱中的运动本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王昕，梁云，高雪垒，
申请(专利权)人：上海理工大学，
类型：发明
国别省市：