CN105372285B - 一种测量低密度气体外掠物体表面换热特性的实验装置 - Google Patents

一种测量低密度气体外掠物体表面换热特性的实验装置 Download PDF

Info

Publication number
CN105372285B
CN105372285B CN201510689705.3A CN201510689705A CN105372285B CN 105372285 B CN105372285 B CN 105372285B CN 201510689705 A CN201510689705 A CN 201510689705A CN 105372285 B CN105372285 B CN 105372285B
Authority
CN
China
Prior art keywords
pressure
valve
artificial intelligence
controller
low density
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201510689705.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN105372285A (zh
Inventor
厉彦忠
谢福寿
刘展
朱康
王磊
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Yongchun County Product Quality Inspection Institute Fujian fragrance product quality inspection center, national incense burning product quality supervision and Inspection Center (Fujian)
Original Assignee
Xian Jiaotong University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Xian Jiaotong University filed Critical Xian Jiaotong University
Priority to CN201510689705.3A priority Critical patent/CN105372285B/zh
Publication of CN105372285A publication Critical patent/CN105372285A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN105372285B publication Critical patent/CN105372285B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N25/00Investigating or analyzing materials by the use of thermal means
    • G01N25/18Investigating or analyzing materials by the use of thermal means by investigating thermal conductivity

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Testing Of Devices, Machine Parts, Or Other Structures Thereof (AREA)

Abstract

一种测量低密度气体外掠物体表面换热特性的实验装置,包括风洞和控制组件,风洞的气瓶出口通过减压阀与稳压罐进口相连,稳压罐出口通过截止阀与流量控制器进口相连,流量控制器出口与实验段进口相连,实验段出口通过调节阀、压差阀与真空泵相连,控制组件的人工智能控制器输入端点和流量控制器输出端点连接,流量控制器输入端点与人工智能控制器输出端点连接,实验段内部设置的温度传感器、压力传感器输出端点与人工智能控制器输入端点连接,调节阀输出端点和人工智能控制器输出端点连接,通过人工智能控制器调节实验段压力和速度,本发明可模拟低密度气体在不同压力和速度下稳定流动,为研究低密度气体外掠物体表面换热特性提供了实验手段。

Description

一种测量低密度气体外掠物体表面换热特性的实验装置
技术领域
本发明涉及低密度气体换热特性研究领域,具体涉及一种测量低密度气体外掠物体表面换热特性的实验装置。
背景技术
运载器升空过程中,其贮箱外壁面与外界大气环境存在强烈的热量交换,特别是进入临界空间区域(20~100km),随着运载器上升,大气环境密度逐渐减小,当气体密度降到很低时,传统的关联式已不再适用。此时,则需要一种实验装置来提供低密度环境,深入研究低密度气体与运载器贮箱表面的换热特性;
目前,随着工业的蓬勃发展,真空环境的利用方兴未艾。如大型真空环境模拟舱、真空管道磁悬浮列车等相继建造,而低真空内设备或仪器的精确热设计,仍缺乏实验数据;
火星作为人类准备登陆的下一个星球,该现象尤其突出,因为火星的大气密度大约只有地球的1%,但又不像月球大气那样稀薄,对于火星登陆器热管理仍缺乏精确的设计。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点,本发明的目的在于提供一种测量低密度气体外掠物体表面换热特性的实验装置,为在低密度环境下设备或仪器热管理精确设计提供实验支持。
为达此目的,本发明采用以下技术方案:
一种测量低密度气体外掠物体表面换热特性的实验装置,包括风洞和与其连接的控制组件,
所述风洞包括一个以上并联的气瓶1,气瓶1出口与减压阀2进口相连,减压阀2出口与稳压罐4进口相连,稳压罐4出口与截止阀5进口相连,截止阀5出口与一个以上并联的流量控制器6进口相连,流量控制器6出口与实验段7进口相连,实验段7出口与一个以上并联的调节阀10进口相连,调节阀10出口与压差阀11进口相连,压差阀11出口与真空泵12相连,
所述控制组件包括人工智能控制器13,流量控制器6输出端点f与人工智能控制器13输入端点c4连接,流量控制器6输入端点d与人工智能控制器13输出端点c3连接,实验段7内部设置的温度传感器8输出端点c与人工智能控制器13输入端点c2连接,实验段7内部设置的压力传感器9输出端点b与人工智能控制器13输入端点c1连接,调节阀10输出端点a和人工智能控制器13输出端点c0连接。
所述人工智能控制器13包括可视化界面和可编程逻辑控制器,可视化界面用于设定压力和速度值,动态观察实验段7内压力和速度值,可编程逻辑控制器内存有人工智能算法,具有PID控制功能。
所述实验段7为有机玻璃加工,实验段7为可拆卸式实验段,实验段7内气体压力和速度调节时,两个参数是相互影响的,通过电动调节阀改变速度值,会影响下游压力值,而通过电动调节阀改变压力值时,会影响上游速度值,此过程是一个动态过程,需要人工智能控制器13根据内置的人工算法进行动态调节。
所述压差阀11为低真空电磁压差充气阀。
所述真空泵12为旋片真空泵,极限压力小于0.06Pa,其设置有水预冷系统,防止真空泵损耗。
所述流量控制器6内设置有流量传感器和电动调节阀。
所述调节阀10为电动调节阀。
所述的实验装置能够模拟在1~100kPa压力和0~30m/s速度下低密度气体稳定流动,其最低密度达到标况大气密度的0.01‰。
本发明的有益效果:
本发明装置可以模拟在不同压力(1~100kPa)和速度(0~30m/s)下低密度气体稳定流动,其最低密度约为标况大气密度的0.01‰,为研究低密度气体在不同工况下外掠物体表面换热特性提供了简便的实验手段。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图来进一步说明本发明的技术方案。
参照图1,一种测量低密度气体外掠物体表面换热特性的实验装置,其包括风洞和与其连接的控制组件,
所述风洞包括一个气瓶1,气瓶1出口与减压阀2进口相连,减压阀2出口与稳压罐4进口相连,稳压罐4出口与截止阀5进口相连,截止阀5出口与一个流量控制器6进口相连,流量控制器6出口与实验段7进口相连,实验段7出口与一个调节阀10进口相连,调节阀10出口与压差阀11进口相连,压差阀11出口与真空泵12相连,风洞内气体流动是由稳压罐4维持一定的压力,该压力可大于大气压力,真空泵12不断抽气,产生一个压差,推动低密度气体流动,当单个气瓶1供气不稳定时,可以一起并联多个,来稳定供气;
所述气瓶1出口设置有截止阀、压力检测装置和安全排放装置,所述稳压罐4顶部设置有压力表3和安全排放装置,所述实验段7内部设置有温度传感器8和压力传感器9,所述实验段7为有机玻璃加工,便于观察和试验元件的安装,且为可拆卸式实验段,以方便各种试验元件的放置和测量系统的引出,所述压差阀11为低真空电磁压差充气阀,防止真空泵油返回真空系统,有利于真空泵再启动,所述真空泵12为旋片真空泵,极限压力小于0.06Pa,其设置有水预冷系统,防止真空泵损耗;
所述控制组件包括人工智能控制器13,流量控制器6输出端点f与人工智能控制器13输入端点c4连接,流量控制器6输入端点d与人工智能控制器13输出端点c3连接,实验段7内部设置的温度传感器8输出端点c与人工智能控制器13输入端点c2连接,实验段7内部设置的压力传感器9输出端点b与人工智能控制器13输入端点c1连接,调节阀10输出端点a和人工智能控制器13输出端点c0连接,提前设定一个实验段7的速度值,当流量控制器6采集到一个流量值后,通过信号输入线f-c4送入人工智能控制器13内,根据其内置的人工智能算法,人工智能控制器13会自动先将设定的速度值转换成一个流量控制器6的流量值,并与测量流量值进行比较,确定输出控制信号大小,通过信号输出线d-c3反馈给流量控制器6,进行速度控制;当压力传感器9采集到实验段7内压力后,通过信号输入线b-c1送入人工智能控制器13内,根据其内置的人工智能算法,人工智能控制器13会自动与压力设定值进行比较,确定输出控制信号大小,通过信号输出线a-c0反馈给调节阀10,调节阀门开度,实现压力控制。
所述人工智能控制器13包括可视化界面和可编程逻辑控制器,可视化界面用于设定压力和速度值,动态观察实验段7内压力和速度值,可编程逻辑控制器内存有人工智能算法,具有PID控制功能。
所述实验段7为有机玻璃加工,便于观察和试验元件的安装;实验段7为可拆卸式实验段,以方便各种试验元件的放置和测量系统的引出;实验段7内气体压力和速度调节时,两个参数是相互影响的,通过电动调节阀改变速度值,会影响下游压力值,而通过电动调节阀改变压力值时,会影响上游速度值,此过程是一个动态过程,需要人工智能控制器13根据内置的人工算法进行动态调节。
所述气瓶1出口设置有压力检测装置和安全排放装置。
所述稳压罐4顶部设置有压力表3和安全排放装置。
所述压差阀11为低真空电磁压差充气阀,防止真空泵油返回真空系统,有利于真空泵再启动。
所述真空泵12为旋片真空泵,极限压力小于0.06Pa,其设置有水预冷系统,防止真空泵损耗。
所述流量控制器6内设置有流量传感器和电动调节阀。
所述调节阀10为电动调节阀。
所述的一种测量低密度气体外掠物体表面换热特性的实验装置,能够模拟在1~100kPa压力和0~30m/s速度下低密度气体稳定流动,其最低密度达到标况大气密度的0.01‰。
本发明的工作原理是:试验之前,打开真空泵12水预冷系统,在人工智能控制器13中提前设定一个实验段7的压力值和速度值工况,启动真空泵12,打开气瓶1截止阀,观察稳压罐4内压力表3的同时,缓慢拧开减压阀2,将稳压罐4内的压力维持恒定;当流量控制器6采集到一个流量值后,通过信号输入线f-c4送入人工智能控制器13内,根据其内置的人工智能算法,人工智能控制器13会先将设定的速度值换算成一个流量控制器6对应的流量值,并与测量流量值进行比较,确定输出控制信号大小,通过信号输出线d-c3反馈给流量控制器6,进行速度控制,当多个流量控制器6并联时,还需通过换算的流量值判断该流量值属于那个范围内,相应地打开该范围对应的流量控制器组合;当压力传感器9采集到实验段7内压力后,通过信号输入线b-c1送入人工智能控制器13内,根据其内置的人工智能算法,人工智能控制器13会自动与压力设定值进行比较,计算输出控制信号大小,通过信号输出线a-c0反馈给调节阀10,通过调节阀门开度,实现压力控制,当多个调节阀10并联时,通过测量压力自动判断出该压力属于那个范围内,相应地打开该范围对应的调节阀组合。
以上实施例只是阐述了本发明的基本原理和特性,本发明不受上述事例限制,在不脱离本发明精神和范围的前提下,本发明还有各种变化和改变,本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形,均应认为是本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种测量低密度气体外掠物体表面换热特性的实验装置,包括风洞和与其连接的控制组件,其特征在于:
所述风洞包括一个以上并联的气瓶(1),气瓶(1)出口与减压阀(2)进口相连,减压阀(2)出口与稳压罐(4)进口相连,稳压罐(4)出口与截止阀(5)进口相连,截止阀(5)出口与一个以上并联的流量控制器(6)进口相连,流量控制器(6)出口与实验段(7)进口相连,实验段(7)出口与一个以上并联的调节阀(10)进口相连,调节阀(10)出口与压差阀(11)进口相连,压差阀(11)出口与真空泵(12)相连,
所述控制组件包括人工智能控制器(13),流量控制器(6)输出端点f与人工智能控制器(13)输入端点c4连接,流量控制器(6)输入端点d与人工智能控制器(13)输出端点c3连接,实验段(7)内部设置的温度传感器(8)输出端点c与人工智能控制器(13)输入端点c2连接,实验段(7)内部设置的压力传感器(9)输出端点b与人工智能控制器(13)输入端点c1连接,调节阀(10)输出端点a和人工智能控制器(13)输出端点c0连接;
所述实验段(7)为有机玻璃加工,实验段(7)为可拆卸式实验段,实验段(7)内气体压力和速度调节时,两个参数是相互影响的,通过电动调节阀改变速度值,会影响下游压力值,而通过电动调节阀改变压力值时,会影响上游速度值,此过程是一个动态过程,需要人工智能控制器(13)根据内置的人工算法进行动态调节。
2.根据权利要求1所述的一种测量低密度气体外掠物体表面换热特性的实验装置,其特征在于:所述人工智能控制器(13)包括可视化界面和可编程逻辑控制器,可视化界面用于设定压力和速度值,动态观察实验段(7)内压力和速度值,可编程逻辑控制器内存有人工智能算法,具有PID控制功能。
3.根据权利要求1所述的一种测量低密度气体外掠物体表面换热特性的实验装置,其特征在于:所述压差阀(11)为低真空电磁压差充气阀。
4.根据权利要求1所述的一种测量低密度气体外掠物体表面换热特性的实验装置,其特征在于:所述真空泵(12)为旋片真空泵,极限压力小于0.06Pa,其设置有水预冷系统,防止真空泵损耗。
5.根据权利要求1所述的一种测量低密度气体外掠物体表面换热特性的实验装置,其特征在于:所述流量控制器(6)内设置有流量传感器和电动调节阀。
6.根据权利要求1所述的一种测量低密度气体外掠物体表面换热特性的实验装置,其特征在于:所述调节阀(10)为电动调节阀。
7.根据权利要求1所述的一种测量低密度气体外掠物体表面换热特性的实验装置,其特征在于:所述的实验装置能够模拟在1~100kPa压力和0~30m/s速度下低密度气体稳定流动,其最低密度达到标况大气密度的0.01‰。
CN201510689705.3A 2015-10-22 2015-10-22 一种测量低密度气体外掠物体表面换热特性的实验装置 Active CN105372285B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510689705.3A CN105372285B (zh) 2015-10-22 2015-10-22 一种测量低密度气体外掠物体表面换热特性的实验装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510689705.3A CN105372285B (zh) 2015-10-22 2015-10-22 一种测量低密度气体外掠物体表面换热特性的实验装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN105372285A CN105372285A (zh) 2016-03-02
CN105372285B true CN105372285B (zh) 2018-03-13

Family

ID=55374669

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201510689705.3A Active CN105372285B (zh) 2015-10-22 2015-10-22 一种测量低密度气体外掠物体表面换热特性的实验装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN105372285B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112378950B (zh) * 2020-10-14 2022-11-22 上海交通大学 一种用于模拟高温气体传热特性的实验设备
CN116213364B (zh) * 2023-05-11 2023-07-21 中国空气动力研究与发展中心设备设计与测试技术研究所 大型低温风洞自动化湿气清洗方法及系统

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0531614A1 (de) * 1991-09-11 1993-03-17 Auergesellschaft Gmbh Gasmessgerät
CN103033532A (zh) * 2012-12-14 2013-04-10 哈尔滨工程大学 含有多组分不凝性气体的蒸汽冷凝换热实验装置
CN103308551A (zh) * 2013-06-05 2013-09-18 中国石油大学(华东) 用于超临界二氧化碳表面传热系数测量的实验装置与方法
CN104458798A (zh) * 2014-11-04 2015-03-25 大连理工大学 一种高压低温导热系数、传热系数的原位测试方法
CN204302211U (zh) * 2014-12-31 2015-04-29 河海大学 一种模拟空气流动对材料表面传热影响的试验装置
CN204429223U (zh) * 2014-12-17 2015-07-01 大连光明特种气体有限公司 高精度标准气体配气装置

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0531614A1 (de) * 1991-09-11 1993-03-17 Auergesellschaft Gmbh Gasmessgerät
CN103033532A (zh) * 2012-12-14 2013-04-10 哈尔滨工程大学 含有多组分不凝性气体的蒸汽冷凝换热实验装置
CN103308551A (zh) * 2013-06-05 2013-09-18 中国石油大学(华东) 用于超临界二氧化碳表面传热系数测量的实验装置与方法
CN104458798A (zh) * 2014-11-04 2015-03-25 大连理工大学 一种高压低温导热系数、传热系数的原位测试方法
CN204429223U (zh) * 2014-12-17 2015-07-01 大连光明特种气体有限公司 高精度标准气体配气装置
CN204302211U (zh) * 2014-12-31 2015-04-29 河海大学 一种模拟空气流动对材料表面传热影响的试验装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN105372285A (zh) 2016-03-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104405377B (zh) 用于实验室内精确模拟岩心带压放置驱替的方法及装置
CN109932272B (zh) 一种co2驱替实验系统及实验方法
CN203551050U (zh) 气体流量仪表耐压安全与压力测试全自动检测装置
CN105372285B (zh) 一种测量低密度气体外掠物体表面换热特性的实验装置
CN101514918B (zh) 一种补料称重计量控制装置
CN104034377A (zh) 一种空气压缩机流量测量装置及其标定系统和标定方法
CN107655667A (zh) 一种排气阀检测装置的自动控制系统
CN116735835A (zh) 一种致密砂岩凝析气藏衰竭开发模拟装置及方法
CN111443746B (zh) 大尺度高压模拟舱压力转换控制系统及方法
CN203764143U (zh) 一种用于批量测试反渗透膜、纳滤膜元件的装置
CN204177548U (zh) 一种管道液体流量特性测试装置
CN101561382A (zh) 铝合金熔体氢分压动态测定方法
CN206440442U (zh) 一种容器检漏装置
CN209182187U (zh) 一种co2驱替实验装置
CN109026804B (zh) 一种基于接口为cf400的分子泵抽速测试系统及方法
CN203929519U (zh) 一种高压静态水压试验机
CN105043600B (zh) 智能大口径热量表检测装置及方法
CN213544524U (zh) Gis内六氟化硫质量感知装置
CN205861174U (zh) 一种智能活塞体积管检定装置的管道液体密闭循环装置
CN205262537U (zh) 一种测量不规则固体体积的装置
CN203732139U (zh) 多标准容器并联的pVTt法气体流量检测装置
CN108789777B (zh) 一种用于空心材料的压力填充泡沫装置及方法
CN201163212Y (zh) 一种补料称重计量控制装置
CN105258756A (zh) 一种测量不规则固体体积的装置和测量方法
CN205958317U (zh) 一种用于煤气管道的煤气取样装置

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
TR01 Transfer of patent right
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20201229

Address after: Jiefu Xiang Fudong Cun, Yongchun County, Quanzhou City, Fujian Province 362600

Patentee after: Yongchun County Jiefu Township Jinfa porcelain clay processing plant (general partnership)

Address before: 710049 No. 28, Xianning Road, Xi'an, Shaanxi

Patentee before: XI'AN JIAOTONG University

TR01 Transfer of patent right
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20210129

Address after: Liu'an Development Zone, Yongchun County, Quanzhou City, Fujian Province (east side of Taoxi bridge)

Patentee after: Yongchun County Product Quality Inspection Institute Fujian fragrance product quality inspection center, national incense burning product quality supervision and Inspection Center (Fujian)

Address before: Jiefu Xiang Fudong Cun, Yongchun County, Quanzhou City, Fujian Province 362600

Patentee before: Yongchun County Jiefu Township Jinfa porcelain clay processing plant (general partnership)