[发明专利]一种城市连续峡谷街道内流场及污染物扩散研究实验装置

权利要求书

1.一种城市连续峡谷街道内流场及污染物扩散研究实验装置，其特征在于，所述的实验装置分为5个部分，即风洞机构、连续街谷机构、烟气流场示踪机构、街谷底板加热机构和多参数测量机构；其中，

所述的风洞机构包括设有简易隧道结构(5)和纵向通风装置，纵向通风装置包括二个以上的变频风机(6)和二个以上的导流风管(7)，形成蜂窝状结构，为连续峡谷街道提供稳定的环境风，用二个以上的风速探头进行标定；

所述的连续街谷机构包括2个街谷，第一个街谷是上游建筑(1)和中间建筑(2)之间的峡谷，第二个街谷是中间建筑(2)和下游建筑(3)之间的峡谷；上游建筑(1)、中间建筑(2)、下游建筑(3)和底板(4)共同组成连续街谷机构，其中上游建筑(1)、中间建筑(2)和下游建筑(3)是用透明防火玻璃构成，底板(4)由耐火砖构成；

所述的烟气流场示踪机构包括偏光激光源(9)、发烟装置(11)；其中偏光激光源(9)产生偏光束(10)，在发烟装置(11)中燃烧烟饼或檀香，产生的烟颗粒在热量的驱动下，沿设计路线蔓延，再用数码摄像机(13)拍摄街谷内由偏光激光源(9)照亮的示踪粒子扩散图像；

所述的街谷底板加热机构是在底板(4)中等间距布置碳硅加热棒(12)，均匀加热街谷底板，用于模拟不同太阳辐照加热街谷地面的场景；

所述的多参数测量机构包括数码摄像机(13)、热电偶(14)和一氧化碳探头(15)；所述数码摄像机(13)用于拍摄街谷内烟气，观察记录烟气流动扩散特性；所述的热电偶(14)位于火源(8)上方、上游建筑(1)背风面、中间建筑(2)两侧和下游建筑(3)迎风面，竖向等间距设置，用于检测不同环境风作用下街谷内不同部位的火羽流温度；所述一氧化碳探头(15)用于测量街谷内一氧化碳浓度，设置在两个街谷内中间位置；

所述上游建筑(1)、中间建筑(2)和下游建筑(3)的高度、宽度和长度可调节，用于模拟不同高宽比的街谷；

所述街谷的宽度可变化，用于模拟不同宽度的街谷内流场显示和污染物扩散特征；

所述的风洞机构通过2个以上的变频风机产生城市地面风速廓线，呈现指数形式或者对数形式，同时街谷模型也能够调整在简易隧道结构的放置角度，用于模拟不同风向和风速大小情况下，街谷内流场显示和典型污染物的扩散分布特征；

所述的火源(8)通过多孔气体燃烧器产生稳定火源，采用质量流量计控制火灾规模；

所述的上游建筑(1)、中间建筑(2)和下游建筑(3)的顶部形状可变，分别为：方顶型、三角形和圆顶形，能够用于研究不同建筑顶部形状组成街谷内的烟气蔓延和扩散特征；

在实验模型尺度方面，按照量纲相似理论设计，首次建立了一套研究城市连续峡谷街道内流场及污染物扩散研究实验装置，风洞结构内风速调节装置、烟气流场示踪机构、街谷底板加热机构和多参数测量机构操作便捷，实验装置具有完备的配套烟羽流示踪和特征参数测量系统；

在街谷内烟气流动和污染物扩散模拟实验方面，该实验装置能够利用烟饼产生的烟颗粒对街谷内火灾烟羽流进行示踪，对街谷内火灾产生烟羽流不会产生干扰，对人体也没有伤害；并用偏光激光源对火灾烟羽流和烟饼产生的烟颗粒进行照射，能够清楚和真实的模拟连续街谷内烟羽流蔓延和扩散过程，实时记录火灾烟羽流流动扩散过程中各个相关参数演化特征；

该实验装置的多参数测量机构能够采集烟气扩散特性、温度分布和一氧化碳浓度数据，能够获取不同环境风情况下街谷内烟气流动和污染物扩散采集数据，实现不同采集需求，同时能够根据实验目的，调整街谷形状，宽高比以及街谷的宽度来获得所需的实验数据，实现功能的多样化；

在街谷模拟火源设置方面，采用气体燃料，设置了质量流量及压力表，能够连续调节气体燃料流量，增加了对街谷内火灾燃烧过程的控制，在试验结束或出现火势失控意外情况下能够及时的关停火源，避免事故的发生；

在实验环境模拟方面，该实验装置设计了一个街谷底板加热机构，在底板中等间距布置碳硅加热棒，根据不同实验需要，加热街谷底板，用于模拟不同太阳辐照加热街谷地面的场景。