[发明专利]一种用液体模拟气体速度和温度变化的方法

权利要求书

1.一种用液体模拟气体速度和温度变化的方法，建立液体缩尺模型，模拟空气的气体速度和温度变化，其特征在于包括下述三方面：

①建立液体缩尺模型：在满足液体缩尺模型与原型几何相似、运动相似的前提下，根据对流动起主要作用的力确定液体缩尺模型与原型动力相似需满足的主要相似准则，来确定水流速度，以反映空气流动的速度变化特性（A）；

②对于非等温射流，主要表现在重力和浮力的不平衡，在满足阿基米德准则相似的前提下，通过改变盐水浓度模拟非等温空气送风的不同温度，即用盐水与清水的密度差模拟不同温度空气的密度差（B）；

③通过在水中加入染色剂获得流动流线分布规律（C）；

液体模型试验基于具体确定的速度场和温度场的相似准则及相应比例尺，通过液体流速测试仪获得液体流速后，得到原型气体速度数值和方向的变化规律；通过电导率仪测得盐水密度后，获得气流温度场数值的变化规律。

2.根据权利要求1所述的一种用液体模拟气体速度和温度变化的方法，其特征在于：

a、所述的几何相似：所设计的液体缩尺模型与原型相应部件的长、宽、高或直径满足相同的几何比例尺，从而确定液体缩尺模型的试验台各个部件的定型和定位尺寸；

b、所述的运动相似：冷空气在室内运动的控制方程组与冷水在清水中运动的控制方程组相同，保证空气和水两种介质的运动相似；

c、所述动力相似：对流动起决定作用的力保持液体缩尺模型与原型动力相似准则数相等，从而确定液体缩尺模型的试验台中液体的流速、流量反映真实气体的流速、流量；确定液体缩尺模型试验台中盐水的浓度来反映气体的温度。

3.根据权利要求2所述的一种用液体模拟气体速度和温度变化的方法，其特征在于：权利要求2c中动力相似准则数的确定分如下几种情况实现：

d、当对流动起决定作用的力为重力时，主要考虑原型与液体缩尺模型的弗诺得数相等，

即Fr_n=Fr_m

其中字符n代表原型，字符m代表液体缩尺模型；

e、当粘滞力对流动起主要作用时，重点考虑原型与模型的雷诺数相等，即

Re_n=Re_m

当考虑粘滞力占主要影响因素的雷诺准则形似时，速度场需保证雷诺数相等或流动处于自模区即可；

f、当压力或弹性力为对流动产生决定作用的力时，重点考虑欧拉数，即

Eu_n=Eu_m  和马赫数即 M_n=M_m

上述等式中各个参数的定义及含义如下：

弗诺得数Fr=v²/gl；

雷诺数Re=vl/γ；

欧拉数Eu=Δp/ρv²；

马赫数M=v/a

上述各式中，v－速度，m/s；g－重力加速度，m/s²；l－定型尺寸，m；γ-动力粘滞系数，m²/s；Δp-压差，Pa；a-声速，m/s。

4.根据权利要求2所述的一种用液体模拟气体速度和温度变化的方法，其特征在于：2c中所述动力相似准则数的确定主要体现在阿基米德准则数相等，Ar_n=Ar_m，

即[(gd₀/v₀²)(ΔT₀/T_u)]_n=[(gd₀/v₀²)(Δρ/ρ)]_m；

上式中，g-重力加速度，m/s²；d₀-喷口直径，m；v₀-射流速度，m/s；

ΔT₀-流体温度与外界温度之差，K；T_u-环境的绝对温度，K；

Δρ-流体密度与环境密度差，kg/m³；ρ-流体密度，kg/m³。

通过调节模型试验中盐水的不同密度ρ来反映空调送风非等温射流的不同温度。

5.根据权利要求1所述的一种用液体模拟气体速度和温度变化的方法，其特征在于：染色剂为胭脂色食品添加剂或着色剂，染色深度以清晰观察液体的运动状况为准。