【摘要】：目前城市空氣污染日趨嚴(yán)重,以臭氧和PM2.5為特征的復(fù)合型大氣污染問題尤為突出。為了改善空氣質(zhì)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(yīng)試驗(yàn)的光學(xué)輻照模擬系統(tǒng)是太陽(yáng)模擬器的一種,它為環(huán)境效應(yīng)試驗(yàn)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(zhuǎn)化的影響因素,這對(duì)研究環(huán)境效應(yīng)的機(jī)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(xué)輻照模擬系統(tǒng)的光學(xué)設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),并對(duì)所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)進(jìn)行了性能試驗(yàn)。首先,對(duì)于光學(xué)設(shè)計(jì),利用ZEMAX軟件對(duì)所設(shè)計(jì)的全光譜輻照單元和紫外UVB輻照單元輻照不均勻度進(jìn)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(chǔ)對(duì)全光譜輻照單元輻照不均勻度進(jìn)行了優(yōu)化,并對(duì)光源散熱進(jìn)行熱學(xué)分析。其次,根據(jù)系統(tǒng)的要求,對(duì)光學(xué)輻照模擬系統(tǒng)進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),包括底板組件、側(cè)壁組件、活動(dòng)頂板組件、上駐室、入口框和出口框組件以及外框架,同時(shí)對(duì)光學(xué)系統(tǒng)氣密箱體主要承重部件進(jìn)行力學(xué)分析。最后,為了驗(yàn)證系統(tǒng)是否能滿足設(shè)計(jì)要求,還對(duì)光學(xué)輻照模擬系統(tǒng)進(jìn)行性能試驗(yàn)。經(jīng)過測(cè)試,當(dāng)計(jì)算平面距試驗(yàn)段底面距離為0.2m時(shí),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(dá)到了國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的要求,并且在輻照度為280W/m~2時(shí)全光譜輻照單元啟動(dòng)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(jié)果和實(shí)驗(yàn)結(jié)果一致。在280W/m~2條件下,全光譜輻照單元啟動(dòng)輻照度衰減模式,在所設(shè)計(jì)的光學(xué)輻照模擬系統(tǒng)中進(jìn)行環(huán)境效應(yīng)試驗(yàn)。該環(huán)境效應(yīng)試驗(yàn)主要研究汽車尾氣中臭氧和PM2.5在大氣中形成、轉(zhuǎn)化的影響因素,通過分析溫度、濕度、尾氣體積分?jǐn)?shù)等因素影響,進(jìn)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(cè)量輻照面內(nèi)的輻照均勻性照度測(cè)量信號(hào)進(jìn)行一次采樣，計(jì)算出輻照度和輻照不均勻度時(shí)控制程序還根據(jù)輻照度實(shí)際值與設(shè)定值的偏差，調(diào)整電輸出，對(duì)輻照度實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制。電流內(nèi)環(huán)反饋與輻照度外環(huán)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)輻照均勻性的控制，也用來(lái)實(shí)現(xiàn)輻照度采用兩種控制方式，即手動(dòng)控制和自動(dòng)控制。制設(shè)在設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)，用于試驗(yàn)前和冷卻系統(tǒng)維修時(shí)的調(diào)試，其控機(jī)啟動(dòng)和停止，具有最高的優(yōu)先級(jí)。手動(dòng)控制由人機(jī)界面結(jié)有操作直觀、安全自鎖的優(yōu)點(diǎn)。制由控制中心監(jiān)控計(jì)算機(jī)執(zhí)行，用于系統(tǒng)調(diào)試和試驗(yàn)運(yùn)行控可自動(dòng)控制電源功率，對(duì)溫度和輻照度能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)顯示能對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行歷史記錄，還可進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和分析，，

且其轉(zhuǎn)速可根據(jù)光源開啟的數(shù)目進(jìn)行調(diào)整。圖 2.3 總體結(jié)構(gòu)示意圖2.3.2 系統(tǒng)的總體布局光學(xué)輻照模擬系統(tǒng)結(jié)構(gòu)總長(zhǎng)為 28950mm，軸線標(biāo)高 2.5m，其機(jī)械結(jié)構(gòu)部分主要包括底板組件、側(cè)壁組件、活動(dòng)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(jié)構(gòu)總體布局如圖 2.4 所示。圖 2.4 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)總體布局圖底板組件安裝固定在外框架上，形成機(jī)械結(jié)構(gòu)的底平面，前 24m 段底板組件具有獨(dú)立加熱和制冷的功能。側(cè)壁組件設(shè)計(jì)成內(nèi)承壓外保溫的結(jié)構(gòu)，其中 8 段有觀察、光學(xué)測(cè)量、采樣以及投放等窗口，一段有工作門。側(cè)壁組件安裝在試驗(yàn)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(cè)壁組件外側(cè)上有兩個(gè)固定座和 6 個(gè)支撐桿與試驗(yàn)段外框架相連。上 駐 室 組 件 由 多 塊 板 組 成 ， 設(shè) 計(jì) 成 內(nèi) 承 壓 外 保 溫 的 結(jié) 構(gòu) ， 開 有 三 處500mm×500mm 人孔。上駐室組件安裝在側(cè)壁組件上部與外框架之間
【學(xué)位授予單位】：長(zhǎng)春理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：X513

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2668028