专利名称：气流模拟实验装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及实验装置技术，尤其涉及一种气流模拟实验装置。
背景技术：
大型或超大型空间，特别是洁净室，投入十分巨大，一旦出现设计误差，将带来严重后果。因此，有必要在设计洁净室等对气流环境要求较高的空间时，先进行气流的模拟实验，以根据实验参数设计出气流环境合理的洁净室等大空间或超大空间。现有技术中，提出了一种基于物理仿真的气流模拟方法及其系统，描述了一种利用软件程序对气流进行仿真模拟的方法，实现了动画制作中虚拟景象的真实感渲染，但对于工程应用领域涉及的大空间及超大空间气流的模拟，由于多网格动态建模模拟技术不成熟及数据运算量巨大，因此该方法实现困难。而目前商务使用的气流模拟仿真(CFD)软件，如fluent、CFX等，对不规则物体运动等复杂物理模型往往采用简单黑模块的方法进行仿真模拟，计算数量巨大，需借助大型计算机，成本高昂，而且仿真结果与实际运行存在较大误差，无法达到实用要求。
实用新型内容有鉴于此，本实用新型提供一种气流模拟实验装置，解决对大空间或超大空间内部的气流仿真模拟困难的问题，可实现对大空间或超大空间内气流的仿真模拟。本实用新型的技术方案如下一种气流模拟实验装置，包括—模拟腔室；用于控制气体进入所述模拟腔室的进风机构，至少设置于所述模拟腔室的顶部，且所述进风机构与所述模拟腔室的进风口相通；用于控制气体排出所述模拟腔室的排风机构，至少设置于所述模拟腔室的底部，且所述排风机构与所述模拟腔室的出风口相通；以及，用于采集所述模拟腔室内部的气流数据的测试机构，设于所述模拟腔室的内部。进一步的，所述的气流模拟实验装置还包括一用于根据所述测试机构采集的气流数据而调整所述进风机构的进风状态的第一控制机构，所述第一控制机构与所述进风机构连接，其中所述进风机构的进风状态包括所述进风机构的风口大小和/或进风风速；和/ 或，所述的气流模拟实验装置还包括一用于根据所述测试机构采集的气流数据而调整所述排风机构的排风状态的第二控制机构，所述第二控制机构与所述排风机构连接，其中所述排风机构的排风状态包括所述排风机构的风口大小和/或排风风速。进一步的，所述的气流模拟实验装置还包括一设置于所述模拟腔室内部的模拟机构。进一步的，所述模拟机构为能够在所述模拟腔室内部运动的模拟运动机构。[0016]进一步的，所述的气流模拟实验装置还包括一用于控制所述模拟运动机构的运动状态的第三控制机构，所述第三控制机构与所述模拟运动机构连接。进一步的，所述进风机构包括多个风扇模块；多个所述风扇模块采用可拆卸方式连接，并均匀分布于所述模拟腔室的顶部。进一步的，所述排风机构包括多个具有开孔的地板模块；多个所述地板模块采用可拆卸方式连接，并均匀分布于所述模拟腔室的底部。进一步的，所述模拟腔室内部分布有多个用于连接所述测试机构的测试安装点，所述测试机构可拆卸地连接于至少一个所述测试安装点。进一步的，所述测试机构包括用于测试所述模拟腔室内部的风速的风速测试器和/或用于测试所述模拟腔室内部的气压的气压测试器。进一步的，所述气流模拟实验装置还包括一能够将所述排风机构排出的气体送回至所述进风机构的回风机构，所述回风机构分别连通所述进风机构的风口和所述排风机构的风口。进一步的，所述回风机构包括设于所述排风机构的下方的回风甲板，所述回风甲板与所述排风机构之间形成与所述排风机构的风口相通的容腔，并在所述回风甲板的侧壁上开设与所述容腔相通的通风孔，所述通风孔与所述进风机构的风口连通。进一步的，所述气流模拟实验装置还包括一设于所述模拟腔室的出风口位置处的用于测算风阻值的风阻模拟板。本实用新型的有益效果如下本实用新型的气流模拟实验装置的结构简单，可模拟实际空间内部的气流环境，模拟真实度高，因此，可在设计洁净室等对气流环境要求较高的实际空间时，先进行气流环境的模拟实验，以根据实验参数设计出气流环境合理的实际空间。
图1表示本实用新型的气流模拟实验装置的第一种实施例的结构示意图；图2表示本实用新型的气流模拟实验装置的第一种实施例的结构分解图；图3表示本实用新型的气流模拟实验装置的第二种实施例的结构示意图；图4表示本实用新型的气流模拟实验装置的第二种实施例的结构分解图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。本实用新型所提供的气流模拟实验装置可实现对实际空间的内部气流环境的模拟。图1至图4为本实用新型所提供的气流模拟实验装置的结构示意图。该气流模拟实验装置主要包括模拟腔室100、进风机构200、排风机构300以及测试机构500。其中，模拟腔室100用于模拟实际空间，其与模拟的实际空间按第一比例微缩；进风机构200，用于控制气体进入模拟腔室100内部，设置于模拟腔室100的顶部，其风口与模拟腔室100的进风口相通；[0035]排风机构300，用于控制气体排出模拟腔室100，设置于模拟腔室100的底部，其风口与模拟腔室100的出风口相通；测试机构500，用于采集模拟腔室100内部的气流数据，设置于模拟腔室100的内部。本实用新型所提供的气流模拟实验装置，利用测试机构500采集模拟腔室100内部的气流数据，根据气流数据及时调整进风机构200的进风状态和/或排风机构300的排风状态，以调整模拟腔室100内的气流运动状态，直至模拟腔室100内的气流运动状态达到要求，完成对实际空间内部的气流运动状态的实效模拟，获得合理的实验数据，从而，在设计洁净室等对气流环境要求较高的实际空间时，根据实验数据合理设计气流环境合理的洁净室等实际空间，以避免设计误差，减少设计误差导致的损失；且测试机构500采集的气流数据为动态实时数据，模拟真实度高。需要说明的是，在本实用新型所提供的气流模拟装置中，由于高洁净等级的洁净室内部的气流流型一般是采用垂直单向流模式，因此，该气流模拟装置的进风机构200设置于模拟腔室100的顶部，而排风机构300设置于模拟腔室100的底部，这样，可在模拟腔室100内部形成垂直单向气流。然而，洁净等级较低的洁净室内部气流流型会有水平单向流以及乱流模式，因此，本实施例中所提供的气流模拟装置的进风机构200和排风机构300还可以设置于模拟腔室100的侧部。此外，本实用新型所提供的气流模拟实验装置还可以包括控制机构，该控制机构用于根据测试机构500所采集的气流数据，对模拟腔室100内部的气流环境进行调整。由于模拟腔室100内部的气流环境主要是由进风机构200的进风状态和排风机构300的排风状态决定，因此，该控制机构可以包括一与进风机构200连接的第一控制机构，用于调整进风机构200的风口大小或者调整进风机构200的进风风速，即可实现对模拟腔室100内部气流环境的调整；或者，该控制机构也可以包括与排风机构300连接的第二控制机构，调整排风机构300的风口大小或者调整排风机构300的排风风速，实现对模拟腔室100内部气流的调整。此外，还请参见图1至图4，为了进一步真实模拟洁净间等实际空间的环境，在模拟腔室100的内部还可以设置有模拟机构。该模拟机构用于模拟洁净间等实际空间内部的各器械。优选的，该模拟机构为能够在模拟腔室100内部运动的模拟运动机构700，用于模拟洁净间等实际空间内部的实际运动器械等。其中，该模拟运动机构700可以有高速、中速和低速等不同的运动状态。且该模拟运动机构700的大小以及运动速度等均根据洁净室等实际空间内部的实际运动器械按所述第一比例微缩。此外，该气流模拟实验装置还可以设置一第三控制机构，该第三控制机构与模拟运动机构700连接，用于控制模拟运动机构700的运动状态。以下说明本实用新型中所提供的气流模拟实验装置的优选装配方式。图1和图2为本实用新型所提供的一种气流模拟实验装置的第一种实施例的结构示意图。本实施例中，模拟腔室100可以设计为采用多个板块无缝插接围设而成。由于采用可拆卸方式连接，各板块之间可以自由拼接组合，从而便于根据需要而灵活组合各板块，以模拟多种实际空间。每一板块的长度可以选择在30(T3000mm，宽度选择在10(Tl000mm之间。此外，该气流模拟实验装置一般与实际空间按照1: l(Tl :100的第一比例进行微缩。[0044]本实施例中，请参见图1和图2，进风机构200采用进风风扇，该进风风扇采用多个风扇模块201组合而成，各风扇模块201采用无缝插接方式连接，且各风扇模块201均匀分布在模拟腔室100的顶部。由于各风扇模块201采用可无缝插接方式连接，各风扇模块201可自由拼接组合，且每一风扇模块201的风速均可以在第一控制机构的控制下进行调整，从而调整模拟腔室100的进风状态。其中，每一风扇模块201的风速一般在O. Γ1. 5m/s之间。此外，各风扇模块201的尺寸一般在100 X IOOmm至1000 X IOOOmm之间。另外，本实施例中，请参见图1和图2，排风机构300可以由模拟腔室100的地板上开孔实现，且模拟腔室100的地板由多个具有开孔的地板模块301组合而成。其中，各地板模块301的开孔率(单个地板模块301上的开孔面积与整个模拟腔室100底部的地板总面积的比值，称为开孔率)一般选择0%、17%、25%、50%等。由于各地板模块301采用无缝插接方式连接，可自由拼接组合，因此，可以拆卸各地板模块301，进行多种灵活组合，来调整整体的地板的开孔率，即实现对模拟腔室100的气体排风状态的调整。此外，每一地板模块301的尺寸一般在100 X IOOmm至1000 X IOOOmm之间，开孔率不同的地板模块301的边缘尺寸大小可不同。此外，本实施例中，模拟腔室100的底部可以分布有多个用于连接测试机构500的测试安装点，测试机构500可以可拆卸地连接在测试安装点上。因此，根据实际需要，测试机构500可选择安装于合适的测试安装点处，也就是说，测试机构500可以根据实际需要，置于不同的测试点，以获取不同的测试点处的气流状态。本实施例中，测试机构500可以是用于测试模拟腔室100内部的风速的风速测试器和/或用于测试模拟腔室100内部的气压的气压测试器。此外，本实施例中，请参见图1和图2，第一控制机构和第二控制机构和第三控制机构可以集成为一整体的控制器400。本实施例中所提供的气流模拟实验装置的工作过程如下将模拟运动机构700置于模拟腔室100内，通过控制器400控制模拟运动机构700的运动，并通过控制器400控制各风扇模块201的风速，测试机构500采集记录实时风速或气压数据并上传至控制器400，控制器400根据采集到的风速或气压数据及时调整各风扇模块201的风速，并且根据测试机构500所采集到的风速或气压数据来拆卸和更换各地板模块301，从而调整模拟腔室100地板的开孔率，直至测试机构500采集到的风速或气压数据达到设计要求。具体的，以对洁净室进行气流模拟为例，在各风扇模块201的风速为O. 35m/s、各地板模块301开孔率为50%的初始情况下，模拟运动机构700在控制器400控制下运动，测试机构500测试到模拟腔室100的地板表层对底层瞬间出现负压，负压峰值2. 5Pa，此时，洁净室存在严重的洁净隐患，洁净室外的非洁净空气在瞬间负压的作用下进入洁净室，将造成严重污染，因此，需增加风扇模块201的风速，并降低地板的开孔率，但增加风扇模块201的风速将加大洁净室的运动功耗，降低地板的开孔率将加大洁净室对外压差，并在局部改变气流流型，因此，需要在增大风扇模块201的风速和降低地板的开孔率之间达到平衡，进行多次调整试验，调整各风扇模块201的风速以及拆卸更换不同开孔率的地板模块301，以最终达到合理的气流环境。记录达到合理的气流环境时，各风扇模块201的风速以及各地板模块301的开孔率以及布局等实验结果，依据此实验结果设计洁净室。[0051]需要说明的是，其中，模拟腔室100、模拟运动机构700、风扇模块201的风速以及地板模块301的开孔率等均是按第一比例进行微缩的。综上所述，本实施例中所提供的气流模拟装置由于通过搭建可自由组合的模拟腔室100、可自由组合的各风扇模块201以及可自由组合的各地板模块301等，可实现对大空间或超大空间内气流环境，特别是配置有运动器械的大规模洁净室的有效模拟；并且由于进风机构200以及排风机构300采用了模块化的设计，可根据需要进行灵活组合，因此，适用范围广，可模拟多组复杂的洁净室内气流运动效果；根据模拟效果可以及时掌握模拟腔室100内各测试点的气流状态，发现设计缺陷，调整设计方案，从而避免设计误差。如图3和图4为本实用新型所提供的气流模拟实验的另一实施例的结构示意图。本实施例中，该气流模拟装置还设置有一回风机构，该回风机构用于将排风机构300排出的气体送回至进风机构200。请参见图3和图4，该回风机构包括一设于排风机构300的下方的回风甲板600，该回风甲板600与模拟腔室100的地板底部之间形成与地板模块301上的开孔相通的容腔，并在回风甲板600的侧壁上开设与容腔相通的通风孔601，通风孔601通过管道(图中未示出)与进风机构200的风口连通。通过回风机构的设置，进风机构200可以将新风以及由回风甲板600送回的回风按一定比例送至模拟腔室100内，实现整个气流模拟实验装置的气流循环。此外，本实施例中，在回风甲板600的通风孔601处还可以设置一风阻模拟板。设置风阻模拟板的目的是为了测试在不同的进风风速以及不同的地板的开孔率情况下的风阻值，推算整个气流模拟腔室100的功耗以及模拟腔室100内部的各层压差，并精确的确定新风以及回风的比例以及换气次数等。需要说明的是，在本实用新型所提供的其他实施例中，回风甲板600也可以不通过管道与进风机构200的风口相通，仅在回风甲板600的通风孔601处设置一风阻模拟板，测试风阻值。需要说明的是，在本实用新型的气流模拟实验装置的其他实施例中，排风机构300除上述采用开口的地板的结构方式外，也可以采用其他方式实现，比如在模拟腔室100底部设置排风风扇，并通过第一控制机构控制排风风扇的风速等；此外，在本实用新型的气流模拟实验装置的其他实施例中，进风机构200除上述采用进风风扇的结构方式外，也可以采用其他方式实现，比如在模拟腔室100顶部设置具有多个开孔的顶板模块，通过拆卸更换具有不同开孔率的各顶板模块实现对进风状态的调
整等；此外，在本实用新型的气流模拟实验装置的其他实施例中，回风机构除上述所提供的回风甲板600的方式外，还可以采用其他方式实现，比如直接通过管道连通地板模块301的开孔以及进风机构200的进风口即可。以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
权利要求1.一种气流模拟实验装置，其特征在于，包括 一模拟腔室； 用于控制气体进入所述模拟腔室的进风机构，至少设置于所述模拟腔室的顶部，且所述进风机构与所述模拟腔室的进风口相通； 用于控制气体排出所述模拟腔室的排风机构，至少设置于所述模拟腔室的底部，且所述排风机构与所述模拟腔室的出风口相通；以及， 用于采集所述模拟腔室内部的气流数据的测试机构，设于所述模拟腔室的内部。
2.根据权利要求1所述的气流模拟实验装置，其特征在于， 所述的气流模拟实验装置还包括一用于根据所述测试机构采集的气流数据而调整所述进风机构的进风状态的第一控制机构，所述第一控制机构与所述进风机构连接，其中所述进风机构的进风状态包括所述进风机构的风口大小和/或进风风速； 和/或， 所述的气流模拟实验装置还包括一用于根据所述测试机构采集的气流数据而调整所述排风机构的排风状态的第二控制机构，所述第二控制机构与所述排风机构连接，其中所述排风机构的排风状态包括所述排风机构的风口大小和/或排风风速。
3.根据权利要求1所述的气流模拟实验装置，其特征在于， 所述的气流模拟实验装置还包括一设置于所述模拟腔室内部的模拟机构。
4.根据权利要求3所述的气流模拟实验装置，其特征在于， 所述模拟机构为能够在所述模拟腔室内部运动的模拟运动机构。
5.根据权利要求4所述的气流模拟实验装置，其特征在于，所述的气流模拟实验装置还包括一用于控制所述模拟运动机构的运动状态的第三控制机构，所述第三控制机构与所述模拟运动机构连接。
6.根据权利要求1所述的气流模拟装置，其特征在于， 所述进风机构包括多个风扇模块；多个所述风扇模块采用可拆卸方式连接，并均匀分布于所述模拟腔室的顶部。
7.根据权利要求1所述的气流模拟实验装置，其特征在于， 所述排风机构包括多个具有开孔的地板模块；多个所述地板模块采用可拆卸方式连接，并均匀分布于所述模拟腔室的底部。
8.根据权利要求1所述的气流模拟实验装置，其特征在于， 所述模拟腔室内部分布有多个用于连接所述测试机构的测试安装点，所述测试机构可拆卸地连接于至少一个所述测试安装点。
9.根据权利要求1所述的气流模拟实验装置，其特征在于， 所述测试机构包括用于测试所述模拟腔室内部的风速的风速测试器和/或用于测试所述模拟腔室内部的气压的气压测试器。
10.根据权利要求1所述的气流模拟实验装置，其特征在于， 所述气流模拟实验装置还包括一能够将所述排风机构排出的气体送回至所述进风机构的回风机构，所述回风机构分别连通所述进风机构的风口和所述排风机构的风口。
11.根据权利要求10所述的气流模拟实验装置，其特征在于， 所述回风机构包括设于所述排风机构的下方的回风甲板，所述回风甲板与所述排风机构之间形成与所述排风机构的风口相通的容腔，并在所述回风甲板的侧壁上开设与所述容腔相通的通风孔，所述通风孔与所述进风机构的风口连通。
12.根据权利要求1或10或11所述的气流模拟实验装置，其特征在于， 所述气流模拟实验装置还包括一设于所述模拟腔室的出风口位置处的用于测算风阻值的风阻模拟板。
专利摘要本实用新型提供了一种气流模拟实验装置，包括一模拟腔室；用于控制气体进入所述模拟腔室的进风机构，至少设置于所述模拟腔室的顶部，且所述进风机构与所述模拟腔室的进风口相通；用于控制气体排出所述模拟腔室的排风机构，至少设置于所述模拟腔室的底部，且所述排风机构与所述模拟腔室的出风口相通；以及，用于采集所述模拟腔室内部的气流数据的测试机构，设于所述模拟腔室的内部。本实用新型的气流模拟实验装置的结构简单，可模拟实际空间内部的气流环境，模拟真实度高，因此，可在设计洁净室等对气流环境要求较高的实际空间时，先进行气流环境的模拟实验，以根据实验参数设计出气流环境合理的实际空间。
文档编号G01M9/00GK202869772SQ201220564250
公开日2013年4月10日 申请日期2012年10月30日 优先权日2012年10月30日
发明者徐涛 申请人:京东方科技集团股份有限公司, 北京京东方显示技术有限公司