[发明专利]一种云室微粒旋涡悬浮的装置及方法

说明书

本发明提供了一种云室微粒旋涡悬浮的装置及方法，装置包括云室舱体、抽空机组、温度处理机组、空气处理机组、控制系统和旋涡悬浮装置；旋涡悬浮装置放置于云室舱体内的操作平台上，包括悬浮容器和位于悬浮容器内的开孔气管，开孔气管末端封闭，开孔气管的进口与变频风机相连，控制系统用于分别控制抽空机组、温湿度传感器、摄像装置、变频风机、温度处理机组和空气处理机组。利用气动式旋涡悬浮原理，可保证特定空间内微粒悬浮的稳定性，尤其是微粒在生长变化过程的稳定性，方便对微粒生长特定空间观察，对过程进行全面清晰的记录。结构设计科学合理，操作性强，环境模拟的真实性更高。

技术领域

本发明属于云雾物理研究技术领域，具体涉及一种云室微粒旋涡悬浮的装置及方法。

背景技术

多年来，人工影响天气技术逐步发展，对于云雾物理机制研究至关重要。为了深入了解冰晶雪微粒的生长过程，使其稳定悬浮并提供正常生长条件是研究的前提与关键。在以往的云室微粒生长过程实验研究中，冰雪晶在物体表面如纤维丝或金属平面上生长，这导致其生长受到一定限制，跟自然大气情况不完全一样。而在自由降落条件下定量测定冰晶增长困难极大。研究者曾利用空气动力学原理设置过冷云风洞使得冰晶雪自由悬浮生长，大大延长了生长期，但是冰晶效果都不尽人意。大气中冰晶生长及下落问题由于其形状的复杂多变使得冰晶生长的理论研究遇到很大的困难。

因此急需建设可控的环境云室，云室舱内安装微粒悬浮系统，来满足不同微粒的稳定生长环境，模拟雨雪雾微粒在自然界的成长，进行微粒整个生命周期的增长、碰并、消融等研究，从而进行成云致雨机理、微物理结构和生消演变规律、人工催化作业机制等研究工作。

发明内容

为了解决上述问题，本发明利用气动悬浮旋涡原理，提供了一种温度、湿度、气压可控的云室微粒旋涡悬浮的装置及方法，为冰晶雪微粒生长研究提供条件。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明的第一方面，提供了一种云室微粒旋涡悬浮的装置，包括云室舱体、抽空机组、温度处理机组、空气处理机组、控制系统和旋涡悬浮装置；

所述云室舱体为双层夹套结构，双层夹套结构内为载冷剂循环空间；所述温度处理机组连接至所述载冷剂循环空间，用于向所述载冷剂循环空间内输送循环流动的载冷剂以冷却或加热云室舱体的壁面；

所述云室舱体的上封头与抽空机组连接，所述云室舱体的下封头与空气处理机组连接；

所述云室舱体的壁面设置有深入至旋涡悬浮装置顶部的气溶胶注入孔，以及干蒸汽入口、光源开孔、温湿度传感器和摄像装置；

所述旋涡悬浮装置放置于云室舱体内的操作平台上，包括悬浮容器和位于悬浮容器内的开孔气管，开孔气管末端封闭，开孔气管的进口与变频风机相连；

所述控制系统用于分别控制所述抽空机组、所述温湿度传感器、所述摄像装置、所述变频风机、所述温度处理机组和所述空气处理机组。

可选的，所述云室舱体为不锈钢圆柱型。

可选的，所述云室舱体内部直径3m，高度6m。

可选的，所述云室舱体的内壁采用316材质，双层夹套结构外侧采用304材质。

可选的，所述摄像装置底部设置滑轨；滑轨竖向安装在舱体壁面，用于摄像装置的上下移动。

可选的，所述悬浮容器为立方体结构，长×宽×高为：1m×0.5m×1m。

可选的，所述开孔气管为圆柱形或长方体结构钢管，表面沿同一轴线均匀布置开孔。

可选的，所述开孔气管上的开孔为圆形或有限长窄缝。

可选的，所述圆形的开孔直径D范围为5-10mm，开孔间距S为20-80mm。