根據(jù)光線透過鹽水溶液產(chǎn)生衰減原理,利用流場(chǎng)內(nèi)密度與光照強(qiáng)度的對(duì)比關(guān)系,提出通過圖像灰度確定流場(chǎng)內(nèi)密度分布特征的測(cè)試方法。采用這種實(shí)驗(yàn)方法,結(jié)合單一點(diǎn)源羽流條件下卷吸作用,模擬由熱壓產(chǎn)生的置換流動(dòng)和混合流動(dòng)。對(duì)于無熱源的置換流動(dòng)實(shí)驗(yàn),當(dāng)出口面積保持在5.1 cm²時(shí),進(jìn)口面積由28.9 cm2增加到52.7 cm²并不會(huì)顯著增加體積流量。這表明對(duì)于置換通風(fēng),當(dāng)進(jìn)出口面積相差較大時(shí),流量由進(jìn)出口中較小的面積開口確定。對(duì)于有熱源條件下置換流動(dòng),隨著有效開口面積增加,熱分層高度增加,且上部分層高度內(nèi)的密度降低。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示,卷吸系數(shù)α取0.13時(shí)理論預(yù)測(cè)與實(shí)驗(yàn)結(jié)果一致。在有固定熱羽流條件下進(jìn)行了混合流動(dòng)實(shí)驗(yàn),確定流量修正系數(shù)ε等于2.21,該系數(shù)與開口大小和鹽水密度無關(guān),反映固定浮力通量與變浮力通量條件下通過開口流量的比值。通過理論分析和實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比,證明了利用光學(xué)衰減原理確定鹽水濃度的方法是一種有效的實(shí)驗(yàn)測(cè)試方法。 

【文章來源】：工程熱物理學(xué)報(bào). 2020,41(08)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：9 頁

【部分圖文】：

圖１光線衰減示意圖??Ｆｉｇ．?１?Ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｌｉｇｈｔ?ａｔｔｅｎｕａｔｉｏｎ?ｔｈｅｏｒｙ??由光線衰減理論１１７１，光照強(qiáng)度延行程方向的衰??減與光強(qiáng)成正比，可以得到：??

劉洋等：基于光學(xué)衰減原理的鹽水置換和混合流動(dòng)研究??１８６５??８期??閘閥１??進(jìn)水閘閥??模稍??回水高位鹽水箱??＾＿鹽水閘閥２??圖５鹽水模擬實(shí)驗(yàn)臺(tái)示意圖??Ｆｉｇ．?５?Ｉｌｌｕｓｔｒａｔｉｏｎ?ｆｏｒ?ｓａｌｔ－ｂａｔｈ?ｍｏｄｅｌ?ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ?ａｐｐａｒａｔｕｓ??圖５中居中為清水箱（１．２?ｍｘ０．６?ｍｘ０．６?ｍ），模??擬外界自然環(huán)境。清水箱右側(cè)設(shè)置清水補(bǔ)水箱和溢??水管，用來稀釋和置換清水箱內(nèi)的鹽水以及維持清??水箱的動(dòng)態(tài)平衡。清水箱內(nèi)為模型水箱（０．３?ｍｘ０．２??ｍｘ０．２５ｍ），模擬實(shí)際建筑內(nèi)的自然通風(fēng)，模型水箱??上下均設(shè)有孔徑為５．５?ｃｍ和１．８?ｃｍ的孔口，作為通??風(fēng)口，上部設(shè)有鹽水噴嘴。清水箱左側(cè)為鹽水儲(chǔ)箱，??用于制備儲(chǔ)存具有一定染料顏色和一定鹽水濃度的??混合溶液，通過水泵將鹽水輸送至高位鹽水箱，水??箱內(nèi)設(shè)置溢水管將多余鹽水輸送回鹽水儲(chǔ)箱以保持??高位鹽水箱液面高度恒定。鹽水閘閥和噴嘴間布置??流量計(jì)，用于計(jì)量進(jìn)入噴嘴的鹽水流量。??實(shí)驗(yàn)開始前在鹽水儲(chǔ)箱制備一定濃度的鹽水與??染料混合均勻，然后關(guān)閉鹽水出水閥門，啟動(dòng)鹽水??泵，鹽水被抽到高位水箱內(nèi)，待高位鹽水箱液面穩(wěn)??定后，打開鹽水出水閥門，鹽水經(jīng)流量計(jì)通過噴嘴??直接流入模型內(nèi)部，在鹽水的密度差及羽流的卷吸??作用下，清水從模型水箱的上開口流入，下開口流??出，形成置換流動(dòng)。模型水箱內(nèi)形成穩(wěn)定的分界面??時(shí)，表明此時(shí)已經(jīng)達(dá)到穩(wěn)定的流動(dòng)狀態(tài)，通過對(duì)流??場(chǎng)圖像灰度的讀取，可得到鹽水的密度。模型上下??表面分布一定數(shù)量的圓孔，利用膠塞改變進(jìn)出口面??積。在實(shí)驗(yàn)過程中，鹽水溶液從上部噴嘴流

１８６６??工程熱物理學(xué)報(bào)??４１卷??結(jié)果如圖６所示。圖中用ａｉｎ表示上部進(jìn)口面積，??三組不同組合上部進(jìn)口面積分別為５２．７?ｃｍ２，?２８．９??ｃｍ２，?５２．７?ｃｍ２，?ａｃ）ｕｔ表示下部出口面積，分別數(shù)值為??２３．８?ｃｍ２，５．１?ｃｍ２，?５．１?ｃｍ２．由圖６可見，隨著時(shí)間??的延長(zhǎng)，界面高度隨之增加，且與理論曲線能夠較??好的吻合。??著有效面積的增加而減校從圖７中可以看出，卷??吸系數(shù)的取值明顯影響無量綱界面髙度和無量綱折??減重力加速度的計(jì)算結(jié)果。Ｌｉｎｄｅｎ在當(dāng)時(shí)通常認(rèn)為??的０．０７４？０．０９３范圍內(nèi)選擇了中間值０．０８３，實(shí)驗(yàn)結(jié)??果與理論預(yù)測(cè)存在較大偏差??圖６無董綱時(shí)間與無量綱界面高度關(guān)系??Ｆｉｇ．?６?Ｔｈｅ?ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ?ｂｅｔｗｅｅｎ?ｔｈｅ?ｄｉｍｅｎｓｉｏｎｌｅｓｓ?ｔｉｍｅ?ａｎｄ??ｔｈｅ?ｄｉｍｅｎｓｉｏｎｌｅｓｓ?ｉｎｔｅｒｆａｃｅ?ｈｅｉｇｈｔ??實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了理論預(yù)測(cè)，即無量綱界面高度??與進(jìn)出口面積組合無關(guān)，與氣流進(jìn)出口膨脹系數(shù)無??關(guān)。由式（１１）、（１５）可以看出，入口膨脹系數(shù)通過改??變有效面積來影響模型中鹽水清空時(shí)間ｋ。根據(jù)式??（１０），通過開口流量正比于有效面積肀。由式（１１）??可得，當(dāng)ａｏｕｔ顯著小于（ｚｉｎ時(shí)，Ａ＊?＜?＼／＾ａｏｕｔ；當(dāng)ｃｉｉｎ??明顯小于時(shí)，＜?＼／＾＾當(dāng)出口面積保持在??５．１?ｃｍ２時(shí)，進(jìn)口面積由２８．９?ｃｍ２增加到５２＿７?ｃｍ２，??即ｆｌｏｕｔ明顯小于ａｉｎ時(shí)，膨脹系數(shù)Ｃ在０．５？１范圍??內(nèi)有效面積最多增加了?２．１％，清空時(shí)間減少了??不到５％，在此條件下置換流動(dòng)流量沒有發(fā)生明

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]利用豎井實(shí)現(xiàn)多層建筑復(fù)合通風(fēng)的鹽水實(shí)驗(yàn)研究[J]. 陽東,丁瑤,李萍.  暖通空調(diào). 2017(04)
[2]高大空間建筑排煙的鹽水實(shí)驗(yàn)研究[J]. 桂娟,王健,高軍,張智力,朱鳴,宋天珩.  建筑熱能通風(fēng)空調(diào). 2014(06)
[3]中庭建筑天井內(nèi)火災(zāi)煙氣運(yùn)動(dòng)特性的鹽水實(shí)驗(yàn)?zāi)M[J]. 張和平,姜錫權(quán),謝之康,霍然,范維澄.  實(shí)驗(yàn)力學(xué). 1999(01)
[4]煙氣運(yùn)動(dòng)的鹽水模擬實(shí)驗(yàn)[J]. 麻柏坤,張人杰,張和平,霍然.  實(shí)驗(yàn)力學(xué). 1994(04)

碩士論文
[1]熱壓驅(qū)動(dòng)下的置換式自然通風(fēng)實(shí)驗(yàn)研究[D]. 王磊.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2006



本文編號(hào)：3504968