【摘要】：目前城市空氣污染日趨嚴重,以臭氧和PM2.5為特征的復合型大氣污染問題尤為突出。為了改善空氣質量,臭氧和PM2.5的協(xié)同防治顯得尤為重要。用于環(huán)境效應試驗的光學輻照模擬系統(tǒng)是太陽模擬器的一種,它為環(huán)境效應試驗提供輻照背景,主要用于研究汽車尾氣中臭氧和PM2.5在大氣中形成和轉化的影響因素,這對研究環(huán)境效應的機理和提出改善污染環(huán)境的措施具有重要意義。本文著重研究了光學輻照模擬系統(tǒng)的光學設計和結構設計,并對所設計的系統(tǒng)進行了性能試驗。首先,對于光學設計,利用ZEMAX軟件對所設計的全光譜輻照單元和紫外UVB輻照單元輻照不均勻度進行了仿真,創(chuàng)新性地提出了輻照度衰減模式的概念,并以此為基礎對全光譜輻照單元輻照不均勻度進行了優(yōu)化,并對光源散熱進行熱學分析。其次,根據系統(tǒng)的要求,對光學輻照模擬系統(tǒng)進行結構設計,包括底板組件、側壁組件、活動頂板組件、上駐室、入口框和出口框組件以及外框架,同時對光學系統(tǒng)氣密箱體主要承重部件進行力學分析。最后,為了驗證系統(tǒng)是否能滿足設計要求,還對光學輻照模擬系統(tǒng)進行性能試驗。經過測試,當計算平面距試驗段底面距離為0.2m時,全光譜輻照單元輻照不均勻度和輻照不穩(wěn)定度均優(yōu)于±10%,紫外UVB輻照單元輻照不均勻度優(yōu)于±15%,達到了國家標準的要求,并且在輻照度為280W/m~2時全光譜輻照單元啟動輻照度衰減模式,輻照不均勻度優(yōu)化為6.7%,得到的仿真結果和實驗結果一致。在280W/m~2條件下,全光譜輻照單元啟動輻照度衰減模式,在所設計的光學輻照模擬系統(tǒng)中進行環(huán)境效應試驗。該環(huán)境效應試驗主要研究汽車尾氣中臭氧和PM2.5在大氣中形成、轉化的影響因素,通過分析溫度、濕度、尾氣體積分數等因素影響,進而提出改善污染環(huán)境的措施。
【圖文】：

控制光輻照傳感器，該傳感器測量輻照面內的輻照均勻性照度測量信號進行一次采樣，計算出輻照度和輻照不均勻度時控制程序還根據輻照度實際值與設定值的偏差，調整電輸出，對輻照度實現閉環(huán)控制。電流內環(huán)反饋與輻照度外環(huán)控制系統(tǒng)，實現輻照均勻性的控制，也用來實現輻照度采用兩種控制方式，即手動控制和自動控制。制設在設備現場，用于試驗前和冷卻系統(tǒng)維修時的調試，其控機啟動和停止，具有最高的優(yōu)先級。手動控制由人機界面結有操作直觀、安全自鎖的優(yōu)點。制由控制中心監(jiān)控計算機執(zhí)行，用于系統(tǒng)調試和試驗運行控可自動控制電源功率，對溫度和輻照度能夠實現自動顯示能對測量數據進行歷史記錄，還可進行數據處理和分析，，

且其轉速可根據光源開啟的數目進行調整。圖 2.3 總體結構示意圖2.3.2 系統(tǒng)的總體布局光學輻照模擬系統(tǒng)結構總長為 28950mm，軸線標高 2.5m，其機械結構部分主要包括底板組件、側壁組件、活動頂板組件、上駐室、入口框和出口框組件以及外框架，系統(tǒng)結構總體布局如圖 2.4 所示。圖 2.4 系統(tǒng)結構總體布局圖底板組件安裝固定在外框架上，形成機械結構的底平面，前 24m 段底板組件具有獨立加熱和制冷的功能。側壁組件設計成內承壓外保溫的結構，其中 8 段有觀察、光學測量、采樣以及投放等窗口，一段有工作門。側壁組件安裝在試驗段底板組件上，一端與入口框組件相接，另一端與出口框組件相接，每段側壁組件外側上有兩個固定座和 6 個支撐桿與試驗段外框架相連。上 駐 室 組 件 由 多 塊 板 組 成 ， 設 計 成 內 承 壓 外 保 溫 的 結 構 ， 開 有 三 處500mm×500mm 人孔。上駐室組件安裝在側壁組件上部與外框架之間
【學位授予單位】：長春理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：X513

【參考文獻】

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本文編號：2668028