专利名称：一种气流组织可视化测试装置及方法
技术领域：
本发明属于空间气流组织测试领域，具体涉及一种基于光轨迹的气流组织可视化测试装置及方法。
背景技术：
气流组织又叫空气分布，是指对气流流向和均勻度按一定要求进行组织。也就是 在空调房间内合理地布置送风口和回风口，使得经过净化和热湿处理的空气，由送风口送 入室内后，在扩散与混合的过程中，均勻地消除室内余热和余湿，从而使工作区形成比较均 勻而稳定的温度、湿度、气流速度和洁净度，以满足生产工艺和人体舒适的要求。在空气调节领域，人们一直致力于通过气流组织的可视化来分析空调区域的气流 流场，以获得更好的舒适性和节能的目的。特别是在洁净室中，气流组织的作用十分重要， 直接关系到洁净等级。目前气流组织的可视化相关方法主要有两种，一是利用水模型，这种 方法是用水在模型中的流动代替空气流场，由于水和空气是不同相态的两种物质，它们的 物性有很大的差别，因此这种方法不能准确的表达出空气气流组织；另一种是粒子图像测 速技术(PIV)，利用这种方法可以测量空气速度流场，但难以表示出空气分子运动的轨迹， 不能很直观的表现出气流组织。
发明内容
本发明的目的是提供一种气流组织可视化测试装置及方法，使空气气流组织能够 准确而且直观地表现出来。本发明气流组织可视化测试装置可以在实际空气区域测试，也可以在空调系统模 型装置中测试。这套装置可分为三大部分空调系统、空调区域和数码相机，空调系统又可 分为空调箱、风管、LED粉盒、整流网、送风末端、过滤器和回风口。其中，空调箱分别与两风 管相连；一风管远离空调箱的一端为回风口，该风管通过回风口通向空调区域；另一风管 远离空调箱的一端为送风末端，该风管通过送风末端通向空调区域；在带有送风末端的风 管上设有装有荧光粉和光源的粉盒，数码相机的镜头正对空调区域。进一步地，带有送风末端的风管上在粉盒与送风末端之间设有整流网。优选地，在空调系统的回风口后设置了过滤器，其目的是过滤并收集荧光粉，避免 荧光粉再次进入空调系统而对测试造成的干扰。此外，所述数码相机具有长时间曝光功能， 所述光源由LED灯提供。荧光粉加入粉盒后，由粉盒中的LED灯对气流进行光照，被光照后的荧光粉在黑 暗在环境下具备发光的能力。受光后的荧光粉按照一定比例加入送风气流中，送风气流在 风管内经过整流网整流，使荧光粉均勻的分布在空气气流中，最后混有荧光粉的送风气流 由送风末端送入空调区域，形成气流组织，荧光粉在空调区域内跟随空气流流动，同时在黑 暗的环境下发出光线，此时可按下数码相机的快门，光线进入数码相机，数码相机根据需要 长时间曝光，记录一段时间内每粒荧光粉的运动轨迹，从而形成由许多光轨迹组成的气流组织相片，达到可视化气流组织的目的。优选地，在得到气流组织相片后，可以收集空调区域地面和回风口过滤器中的荧 光粉，回收的荧光粉再次加入粉盒中循环利用。本发明气流组织可视化测试装置及方法简单实用，采用该装置和方法不仅能够准 确地表达出空气气流组织，而且能够很直观地表现出气流组织，使得气流流场的分析简单、 准确、直观。
图1为本发明气流组织可视化测试装置的结构示意图。1.空调箱2.风管3.粉盒4.整流网5.送风末端6.回风口 7.过滤器8.数 码相机9.空调区域。
具体实施例方式以下结合附图对本发明作进一步说明。如图1所示，气流组织可视化测试装置主要包括空调箱1、风管2和2’以及数码相 机8，空调箱1分别与风管2、2’相连；风管2’远离空调箱1的一端为回风口 6，风管2’通 过该回风口 6通向空调区域9 ；风管2远离空调箱1的一端为送风末端5，风管2通过该送 风末端5通向空调区域9 ；在风管2上设有装有荧光粉和光源的粉盒3，数码相机8的镜头 正对空调区域9。另外，风管2上在粉盒3与送风末端5之间设有整流网4，回风口 6上设 有过滤器7，数码相机8具有长时间曝光功能。测试时，将具备长时间曝光的数码相机安置在空调区域的正面，使数码相机能拍 摄到整个空调区域的界面，并设置好数码相机的曝光时间。下面就可以开始测试，这个测试 过程中要保证空调区域没有光源，以免其他光线对荧光粉光线造成干扰。首先将荧光粉加 入到粉盒中，打开LED灯，对荧光粉照射一段时间。然后打开空调系统，使风管持续向空调 区域送风，之后按比例将荧光粉混入风管中送风气流中，送风气流经过整流网整流，使荧光 粉均勻的混合在送风气流中。荧光粉随送风气流经送风末端进入空调区域，这时按下数码 相机快门，数码相机开始曝光。荧光粉进入空调区域后，放出光线，光线进入数码相机镜头 并在感光部件上留下影像，随着荧光粉的移动，感光部件中相应区域也不断感光，从而形成 一条光轨迹。经过事先设置的曝光时间，数码相机完成拍摄，生成带有许多条光轨迹的相 片，这相片就能反映在曝光期间空调区域的气流组织情况。每组测试结束后，收集空调区地 面和回风口过滤器中的荧光粉，回收的荧光粉再次加入粉盒中循环利用。
权利要求
一种气流组织可视化测试装置，其特征在于它主要包括空调箱(1)、风管(2，2’)和数码相机(8)，空调箱(1)分别与风管(2，2’)相连；风管(2’)远离空调箱(1)的一端为回风口(6)，风管(2’)通过该回风口(6)通向空调区域(9)；风管(2)远离空调箱(1)的一端为送风末端(5)，风管(2)通过该送风末端(5)通向空调区域(9)；在风管(2)上设有装有荧光粉和光源的粉盒(3)，数码相机(8)的镜头正对空调区域(9)。
2.根据权利要求1所述的气流组织可视化测试装置，其特征在于所述风管(2)上在 粉盒⑶与送风末端(5)之间设有整流网(4)。
3.根据权利要求1或2所述的气流组织可视化测试装置，其特征在于所述回风口(6) 上设有过滤器(7)。
4.根据权利要求1或2所述的气流组织可视化测试装置，其特征在于所述数码相机 (8)具有长时间曝光功能。
5.根据权利要求1或2所述的气流组织可视化测试装置，其特征在于所述光源由LED 灯提供。
6.一种气流组织可视化测试方法，其特征在于包括以下步骤a)将荧光粉加入到粉盒中，打开光源，对荧光粉照射一段时间；b)打开空调系统，使风管持续向空调区域送风，之后按比例将荧光粉混入送风气流中；c)荧光粉随送风气流进入空调区域，按下数码相机快门，数码相机开始曝光，生成带有 许多条光轨迹的照片，这些照片就能反映在曝光期间空调区域的气流组织情况。
7.根据权利要求6所述的气流组织可视化测试方法，其特征在于所述步骤b)中送风 气流经过整流网整流，使荧光粉均勻地混合在送风气流中。
8.根据权利要求6或7所述的气流组织可视化测试方法，其特征在于所述步骤c)后 收集空调区域地面和回风口过滤器中的荧光粉，回收的荧光粉再次加入粉盒中循环利用。
全文摘要
本发明属于空间气流组织测试领域，具体涉及一种基于光轨迹的气流组织可视化测试装置及方法。本发明装置主要包括空调箱、风管和数码相机，空调箱分别与两风管相连；一风管远离空调箱的一端为回风口，该风管通过回风口通向空调区域；另一风管远离空调箱的一端为送风末端，该风管通过送风末端通向空调区域；在带有送风末端的风管上设有装有荧光粉和光源的粉盒，数码相机的镜头正对空调区域。本发明利用送风气流中的荧光粉在黑暗环境中发光，形成的光线在数码相机中留下光轨迹，即可在数码相片上准确的呈现空调区域的气流组织情况，利用本发明装置和方法能够很直观地表现出气流组织，使得气流流场的分析简单、准确、直观。
文档编号G01M9/00GK101813553SQ20101014606
公开日2010年8月25日 申请日期2010年4月13日 优先权日2010年4月13日
发明者何哲彬, 吕静, 杨大章, 杨杰, 韩明飞, 黄秀芝 申请人:上海理工大学