[发明专利]一种盐水模型实验系统及测量方法

权利要求书

1.一种盐水模型实验系统的测量方法，其特征在于，该方法在混合箱(23)内盛放充分混合的清水和染料，并将混合后带有染料的水注入盐水储箱(2)中，得到带有染料的盐水，来参与盐水模型实验；

该方法采用光照强度和盐水密度的相互对应关系曲线来获得建筑内流场密度，包括如下步骤：

步骤1：将工业相机、实验台置于暗室，拍摄建筑模型的图像；

步骤2：根据步骤1中工业相机所拍图像，确定建筑模型界面图像的灰度读取区域；

步骤3：将图像灰度与盐水密度进行标定，首先读取清水环境下的光照强度，并计量清水密度，然后重复人工加入等量带有染料的盐水，用密度计记录不同次数下的盐溶液的密度值，同时读取相应图片的光照强度，直至测量盐溶液密度达到实验所需范围，得到光照强度和盐水密度的相互对应关系曲线；

步骤4：控制清水箱(9)液面变化，始终保持清水箱(9)液位恒定；

步骤5：打开第八闸阀(h)，将混合箱(23)中带染料的清水全部排进盐水储箱(2)内，并在盐水储箱(2)内和盐水均匀混合，关闭第二闸阀(b)、第四闸阀(d)、第五闸阀(e)，打开调节阀(15)，启动水泵(3)，将盐水储箱(2)中带有染料的盐水抽至高位盐水箱(4)；

步骤6：根据实验方案打开建筑模型(11)上相应数量和大小的橡胶塞，打开第五闸阀(e)，高位盐水箱(4)中的盐水经质量流量计(12)经过盐水喷嘴(20)直接流入建筑模型(11)内部，产生羽流卷吸周围清水，经过一定时间建筑模型(11)内形成稳定界面达到稳定的状态；在这一时间段中，选取相同的时间间隔，利用工业相机拍照获取建筑模型的图像，利用MATLAB软件读取图像选定区域灰度，并对照步骤3中得到的密度和灰度对应曲线，采用差值法将灰度转化成密度值，即得到建筑内流场的密度；

所述的盐水模型实验系统，包括盐水供水系统和模拟实验系统，所述的模拟实验系统包括清水箱(9)，所述清水箱(9)内放置有建筑模型(11)，还包括空间浓度图像信息分析系统；

所述的盐水供水系统中包括盐水储箱(2)、盐水喷嘴(20)和连接在所述盐水储箱(2)上部的混合箱(23)，所述盐水喷嘴(20)设置在所述建筑模型(11)的上方；

所述的模拟实验系统还包括PID控制器(14)，所述的PID控制器(14)通过信号控制连接在清水箱(9)上的第一转子流量计(7)、液位变送器(8)、第二转子流量计(13)、第一电动调节阀(16)和第二电动调节阀(17)；

所述的空间浓度图像信息分析系统包括光源、工业相机与计算机，所述光源和工业相机分别设置在所述清水箱(9)的两侧，所述工业相机连接计算机；

所述的盐水供水系统由依次连接的第九闸阀(i)、混合箱(23)、第八闸阀(h)、盐水储箱(2)、水泵(3)、调节阀(15)、第三闸阀(c)、高位盐水箱(4)、一号溢流管(5)、第五闸阀(e)、过滤网(21)、质量流量计(12)和盐水喷嘴(20)组成，所述盐水储箱(2)和高位盐水箱(4)的下方分别设置有第二闸阀(b)和第四闸阀(d)；

所述的模拟实验系统由依次连接的水源(6)、第一转子流量计(7)、第一电动调节阀(16)、第六闸阀(f)、清水箱(9)、二号溢流管(19)、排水泵(18)、第二转子流量计(13)、第二电动调节阀(17)组成；

所述质量流量计(12)前设置有过滤网(21)；

所述清水箱(9)内部设置有过滤网格(10)。

2.如权利要求1所述的盐水模型实验系统的测量方法，其特征在于，步骤1的具体步骤为：

步骤1.1：将工业相机、实验台置于暗室；工业相机安装垂直于建筑模型表面，工业相机镜头中心与建筑模型中心等高且平行；

步骤1.2：工业相机镜头对焦，调节镜头对焦至整个建筑模型界面清晰；

步骤1.3：设置工业相机的曝光；

步骤1.4：利用工业相机拍摄建筑模型的图像。