水槽实验室 Water channel Laboratory

海琴二号A202

中山大学大气科学学院建有流动和分层实验水槽,并配有粒子成像测速仪(PIV)等测量仪器,能够满足大气科学、城市气象、流体力学等学科相关教学和科研需求。

一、流动实验水槽

中山大学流动实验水槽 Water Channel for Flow Experiment

中山大学流动实验水槽

Water Channel for Flow Experiment

流动实验水槽由槽体、供回水系统、稳流和水深控制系统、流量系统和测量系统组成。槽体由三面钢化玻璃构成,长6米,截面0.6米×0.6米,最大流量为520m3/h。

水槽配备三维移动系统,可搭载单点测量设备(如声学多普勒测速仪ADV)和光学设备(如粒子成像测速仪PIV、激光多普勒测速仪LDV等)开展观测。水槽进口设置导流器和蜂窝器,便于水流横纵向的充分发展调整距离,使调流更稳定。水槽下游出口处设置尾门,通过调节尾门的开度控制水深。水槽水流条水件通过智能流量控系统调整,电磁流量计和超声水位计实时监控流量、水位等参数接制计算机进行数据记录。槽体底面可放置粗糙元或城市和植被缩尺模型和热力模型,模拟边界层动力和热力特性。

流动水槽可开展城市气候、边界层气象、流体力学等课程的教学实验,同时也可以开展城市边界层流动和大气污染物扩散试验等科学研究。

二、分层实验水槽

中山大学分层实验水槽 Water Channel for Stratification Experiment

中山大学分层实验水槽

Water Channel for Stratification Experiment

分层实验水槽由水槽底架、玻璃箱体、水箱搅拌站、供水和排水系统、移动测量系统组成。测试槽体由钢化玻璃构成,长6米,宽4米,高1米。

水槽配备移动测试架,可可搭载单点测量设备(如声学多普勒测速仪ADV)和光学设备(如粒子成像测速仪PIV、激光多普勒测速仪LDV等)开展观测。两个水箱搅拌站可实现盐水混合,可稳定改变盐水浓度,利用盐水浓度梯度模拟大气边界层逆温条件。槽体底面可放置粗糙单元、山谷地形、城市热力模型等,模拟边界层动力和热力特性。

分层实验水槽在模拟静风和稳定层结条件下的城市热岛环流具有较大优势,能开展开展城市气候、边界层气象、流体力学等课程的教学实验,同时也可以开展城市边界层流动和大气污染物扩散试验等科学研究。

三、粒子成像测速仪(PIV)

实验室验室配备丹迪(DANTEC)三维激光粒子测速系统(PIV),可用于流场的时空分布测量。该PIV系统能够获得平面流场显示的整体结构和瞬态图像,可在同一时刻记录下整个流场的有关信息,并且可分别给出平均速度、脉动速度及应变率等信息。采用高达500mJ的双脉冲激光器,可以提供极强的照明强度,可以为大视场测量提供有力的光强保证。相机部分配有sCMOS高感光度相机,相对于传统CCD相机,其动态范围提高近20倍,可以确保在室外大视场条件下获得清晰的图像质量。2个相机可以获得三维流场信息;DynamicStudio图像采集软件可实现全自动硬件监测,分布式图像采集,支持TCP/IP遥控控制分布数据管理动态存储系统,可实现长时间连续采集图象拼接图像处理库,含各种滤波功能POD本征正交分解Matlab动态链接库,满足本项目的三维流场测量。

粒子图像测速仪PIV系统  包含大功率激光器和高速相机

粒子图像测速仪PIV系统  包含大功率激光器和高速相机

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