CN106768812A - 基于风洞的气流参数调节方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于风洞的气流参数调节方法和装置。设定参数调节组合单元中的输入气流参数给定值以及输出气流参数给定值；第一PLC控制器接收实际输入气流温度值，与输入气流参数给定值中的气流温度值比较，根据第一偏差值调节；第二PLC控制器接收实际输出气流温度值，与输出气流参数给定值中的气流温度值比较，根据第二偏差值调节；第三PLC控制器接收实际输入气流压力值，与输入气流参数给定值中的气流压力值比较，根据第三偏差值调节；第四PLC控制器接收实际输出气流流量值，与输出气流参数给定值中的气流流量值比较，根据第四偏差值调节。该方法能够精准实现对风洞中的气流温度以及流量的调整，且具有较高的灵活性与易用性。
Description
技术领域
本发明涉及空气动力学风洞技术领域，特别涉及一种基于风洞的气流参数调节方法和装置。
背景技术
众所周知，在流场测速领域，热线风速仪测速是一种应用很广泛的测速方法。热线法的原理是将一根通电的电加热丝，即热线置于气流中，热线在气流中由于散热量变化导致的电阻的变化与流速有关，电阻变化可以反映到电信号的变化，最终得到流速和电信号的对应关系。热线在使用前需要采用风洞进行校准，同时需要保证风洞中气流温度与真实测量的气流温度相同，如果温度不同，将导致热线测速的误差急剧增加，风洞的温度与实际测量的气流温差1℃，大约会造成热线风速仪2％的测量误差。为了避免由于温差引起误差，需要风洞中气流的温度可以调节，并可以涵盖真实环境中的气体温度以及气体流量。目前的风洞都是在气体温度为常温的风洞，没有一种可以调节气流温度以及气流量流量的风洞。
发明内容
鉴于此，有必要针对传统技术存在的问题，提供了一种基于风洞的气流参数调节方法和装置，能够精准实现对风洞中的气流温度以及流量的调整，且具有较高的灵活性与易用性。
为达到发明目的，提供一种基于风洞的气流参数调节方法，所述方法包括：设定参数调节组合单元中的输入气流参数给定值以及输出气流参数给定值；第一PLC控制器实时接收第一温度传感器采集的实际输入气流温度值，并与所述输入气流参数给定值中的气流温度值进行比较，求出第一偏差值，根据所述第一偏差值发出第一指令至气动控制阀执行反馈调节，消除所述第一偏差值；第二PLC控制器实时接收第二温度传感器采集的实际输出气流温度值，并与所述输出气流参数给定值中的所述气流温度值进行比较，求出第二偏差值，根据所述第二偏差值发出第二指令至所述气动控制阀执行反馈调节，消除所述第二偏差值；第三PLC控制器实时接收压力变动器采集的实际输入气流压力值，并与所述输入气流参数给定值中的气流压力值进行比较，求出第三偏差值，根据所述第三偏差值发出第三指令至所述气动控制阀执行反馈调节，消除所述第三偏差值；第四PLC控制器实时接收质量流量计采集的实际输出气流流量值，并与所述输出气流参数给定值中的气流流量值进行比较，求出第四偏差值，根据所述第四偏差值发出第四指令至所述气动控制阀执行反馈调节，消除所述第四偏差值。
在其中一个实施例中，所述第二PLC控制器实时接收第二温度传感器采集的实际输出气流温度值的步骤之前包括：通过风洞中的进气段、稳压段、加热段、整流段、稳定段以及收缩段对气流执行处理操作。
在其中一个实施例中，所述通过风洞中的进气段、稳压段、加热段、整流段、稳定段以及收缩段对气流执行处理操作包括：在风洞的进气段调节并控制气流的流速，生成第一特征气流；将所述第一特征气流经过所述风洞的稳压段对气流执行稳压操作，生成第二特征气流；对生成的所述第二特征气流经过所述风洞的加热段对气流执行加热操作，并通过调节加热功率控制气流的温度，生成第三特征气流；通过所述风洞的整流段对生成的所述第三特征气流执行整流操作，生成第四特征气流；将所述第四特征气流采取通入所述风洞的稳定段与收缩段的操作，实现控制气流的分离与平稳操作，生成第五特征气流。
在其中一个实施例中，所述风洞的所述进气段包括：热式流量计与电控气动阀，所述热式流量计与所述电控气动阀协同作用，执行控制进入所述风洞的气流的质量流量和温度；所述风洞的所述稳压段包括：稳压箱，将所述第一特征气流经过所述风洞的稳压段，通过稳压箱对气流执行稳压操作，生成第二特征气流。
在其中一个实施例中，所述风洞的所述加热段包括：电加热器，对生成的所述第二特征气流经过所述风洞的加热段，通过所述电加热器对气流执行加热操作，并通过调节加热功率控制气流的温度，生成所述第三特征气流；所述风洞的所述整流段包括：整流格栅与阻尼网，通过所述风洞的整流段中的整流格栅与阻尼网对生成的所述第三特征气流执行整流操作，生成所述第四特征气流。
在其中一个实施例中，所述风洞的所述收缩段包括：测温热电偶，在所述风洞的所述收缩段的出口处设置所述测温热电偶执行对所述第五特征气流的温度测量，获取所述第五特征气流的温度值，且所述收缩段采用曲率为三次方曲线的收缩曲线。
在其中一个实施例中，在所述加热段、所述整流段、所述稳定段以及所述收缩段的所述风洞的外侧设置保温棉。
在其中一个实施例中，还包括；根据获取的所述第五特征气流的温度值、大气压力以及所述收缩段的出口截面尺寸，计算所述收缩段的出口处的气流的流速。
在其中一个实施例中，所述在风洞的进气段调节并控制气流的流速，生成第一特征气流的步骤之前包括：对进入所述风洞的所述进气段的气流执行过滤段的过滤操作。
基于同一发明构思的一种基于风洞的气流参数调节装置，所述装置包括：设定模块，用于设定参数调节组合单元中的输入气流参数给定值以及输出气流参数给定值；第一调节模块，用于通过第一PLC控制器实时接收第一温度传感器采集的实际输入气流温度值，并与所述输入气流参数给定值中的气流温度值进行比较，求出第一偏差值，根据所述第一偏差值发出第一指令至气动控制阀执行反馈调节，消除所述第一偏差值；第二调节模块，用于通过第二PLC控制器实时接收第二温度传感器采集的实际输出气流温度值，并与所述输出气流参数给定值中的所述气流温度值进行比较，求出第二偏差值，根据所述第二偏差值发出第二指令至所述气动控制阀执行反馈调节，消除所述第二偏差值；第三调节模块，用于通过第三PLC控制器实时接收压力变动器采集的实际输入气流压力值，并与所述输入气流参数给定值中的气流压力值进行比较，求出第三偏差值，根据所述第三偏差值发出第三指令至所述气动控制阀执行反馈调节，消除所述第三偏差值；第四调节模块，用于通过第四PLC控制器实时接收质量流量计采集的实际输出气流流量值，并与所述输出气流参数给定值中的气流流量值进行比较，求出第四偏差值，根据所述第四偏差值发出第四指令至所述气动控制阀执行反馈调节，消除所述第四偏差值。
本发明提供的一种基于风洞的气流参数调节方法和装置。设定参数调节组合单元中的输入气流参数给定值以及输出气流参数给定值；第一PLC控制器实时接收第一温度传感器采集的实际输入气流温度值，并与输入气流参数给定值中的气流温度值进行比较，求出第一偏差值，根据第一偏差值发出第一指令至气动控制阀执行反馈调节，消除第一偏差值；第二PLC控制器实时接收第二温度传感器采集的实际输出气流温度值，并与输出气流参数给定值中的气流温度值进行比较，求出第二偏差值，根据第二偏差值发出第二指令至气动控制阀执行反馈调节，消除第二偏差值；第三PLC控制器实时接收压力变动器采集的实际输入气流压力值，并与输入气流参数给定值中的气流压力值进行比较，求出第三偏差值，根据第三偏差值发出第三指令至气动控制阀执行反馈调节，消除第三偏差值；第四PLC控制器实时接收质量流量计采集的实际输出气流流量值，并与输出气流参数给定值中的气流流量值进行比较，求出第四偏差值，根据第四偏差值发出第四指令至气动控制阀执行反馈调节，消除第四偏差值。该方法能够精准实现对风洞中的气流温度以及流量的调整，且具有较高的灵活性与易用性。
附图说明
图1为本发明一个实施例中的一种基于风洞的气流参数调节方法的步骤流程图；以及
图2为本发明一个实施例中的一种基于风洞的气流参数调节装置的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例对本发明基于风洞的气流参数调节方法和装置进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，为一个实施例中的一种基于风洞的气流参数调节方法的步骤流程图。具体包括以下步骤：
步骤101，设定参数调节组合单元中的输入气流参数给定值以及输出气流参数给定值,。
步骤102，第一PLC控制器实时接收第一温度传感器采集的实际输入气流温度值，并与输入气流参数给定值中的气流温度值进行比较，求出第一偏差值，根据第一偏差值发出第一指令至气动控制阀执行反馈调节，消除第一偏差值。
步骤103，第二PLC控制器实时接收第二温度传感器采集的实际输出气流温度值，并与输出气流参数给定值中的气流温度值进行比较，求出第二偏差值，根据第二偏差值发出第二指令至气动控制阀执行反馈调节，消除第二偏差值。
本实施例中，第二PLC控制器实时接收第二温度传感器采集的实际输出气流温度值的步骤之前包括：通过风洞中的进气段、稳压段、加热段、整流段、稳定段以及收缩段对气流执行处理操作。
具体的，通过风洞中的进气段、稳压段、加热段、整流段、稳定段以及收缩段对气流执行处理操作包括：在风洞的进气段调节并控制气流的流速，生成第一特征气流，其中，在风洞的进气段调节并控制气流的流速，生成第一特征气流的步骤之前包括：对进入风洞的进气段的气流执行过滤段的过滤操作；将第一特征气流经过风洞的稳压段对气流执行稳压操作，生成第二特征气流；对生成的第二特征气流经过风洞的加热段对气流执行加热操作，并通过调节加热功率控制气流的温度，生成第三特征气流；通过风洞的整流段对生成的第三特征气流执行整流操作，生成第四特征气流；将第四特征气流采取通入风洞的稳定段与收缩段的操作，实现控制气流的分离与平稳操作，生成第五特征气流。
进一步地，风洞的进气段包括：热式流量计与电控气动阀，热式流量计与电控气动阀协同作用，执行控制进入风洞的气流的质量流量和温度；风洞的稳压段包括：稳压箱，将第一特征气流经过风洞的稳压段，通过稳压箱对气流执行稳压操作，生成第二特征气流。
此外，风洞的加热段包括：电加热器，对生成的第二特征气流经过风洞的加热段，通过电加热器对气流执行加热操作，并通过调节加热功率控制气流的温度，生成第三特征气流；风洞的整流段包括：整流格栅与阻尼网，通过风洞的整流段中的整流格栅与阻尼网对生成的第三特征气流执行整流操作，生成第四特征气流。
更进一步地，风洞的收缩段包括：测温热电偶，在风洞的收缩段的出口处设置测温热电偶执行对第五特征气流的温度测量，获取第五特征气流的温度值，且收缩段采用曲率为三次方曲线的收缩曲线。
需要说明的是，在加热段、整流段、稳定段以及收缩段的风洞的外侧设置保温棉。
在一个实施例中，基于风洞的气流参数调节方法还包括：根据获取的第五特征气流的温度值、大气压力以及收缩段的出口截面尺寸，计算收缩段的出口处的气流的流速。
步骤104，第三PLC控制器实时接收压力变动器采集的实际输入气流压力值，并与输入气流参数给定值中的气流压力值进行比较，求出第三偏差值，根据第三偏差值发出第三指令至气动控制阀执行反馈调节，消除第三偏差值。
步骤105，第四PLC控制器实时接收质量流量计采集的实际输出气流流量值，并与输出气流参数给定值中的气流流量值进行比较，求出第四偏差值，根据第四偏差值发出第四指令至气动控制阀执行反馈调节，消除第四偏差值。
本发明提供的一种基于风洞的气流参数调节方法。设定参数调节组合单元中的输入气流参数给定值以及输出气流参数给定值；第一PLC控制器实时接收第一温度传感器采集的实际输入气流温度值，并与输入气流参数给定值中的气流温度值进行比较，求出第一偏差值，根据第一偏差值发出第一指令至气动控制阀执行反馈调节，消除第一偏差值；第二PLC控制器实时接收第二温度传感器采集的实际输出气流温度值，并与输出气流参数给定值中的气流温度值进行比较，求出第二偏差值，根据第二偏差值发出第二指令至气动控制阀执行反馈调节，消除第二偏差值；第三PLC控制器实时接收压力变动器采集的实际输入气流压力值，并与输入气流参数给定值中的气流压力值进行比较，求出第三偏差值，根据第三偏差值发出第三指令至气动控制阀执行反馈调节，消除第三偏差值；第四PLC控制器实时接收质量流量计采集的实际输出气流流量值，并与输出气流参数给定值中的气流流量值进行比较，求出第四偏差值，根据第四偏差值发出第四指令至气动控制阀执行反馈调节，消除第四偏差值。该方法能够精准实现对风洞中的气流温度以及流量的调整，且具有较高的灵活性与易用性。
基于同一发明构思，还提供了一种基于风洞的气流参数调节装置，由于此装置解决问题的原理与前述一种基于风洞的气流参数调节方法相似，因此，该装置的实施可以按照前述方法的具体步骤实现，重复之处不再赘述。
如图2所示，为一个实施例中的一种基于风洞的气流参数调节装置的结构示意图。该基于风洞的气流参数调节装置10包括：设定模块100、第一调节模块200、第二调节模块300、第三调节模块400和第四调节模块500。
其中，设定模块100用于设定参数调节组合单元中的输入气流参数给定值以及输出气流参数给定值；第一调节模块200用于通过第一PLC控制器实时接收第一温度传感器采集的实际输入气流温度值，并与输入气流参数给定值中的气流温度值进行比较，求出第一偏差值，根据第一偏差值发出第一指令至气动控制阀执行反馈调节，消除第一偏差值；第二调节模块300用于通过第二PLC控制器实时接收第二温度传感器采集的实际输出气流温度值，并与输出气流参数给定值中的气流温度值进行比较，求出第二偏差值，根据第二偏差值发出第二指令至气动控制阀执行反馈调节，消除第二偏差值；第三调节模块400用于通过第三PLC控制器实时接收压力变动器采集的实际输入气流压力值，并与输入气流参数给定值中的气流压力值进行比较，求出第三偏差值，根据第三偏差值发出第三指令至气动控制阀执行反馈调节，消除第三偏差值；第四调节模块500用于通过第四PLC控制器实时接收质量流量计采集的实际输出气流流量值，并与输出气流参数给定值中的气流流量值进行比较，求出第四偏差值，根据第四偏差值发出第四指令至气动控制阀执行反馈调节，消除第四偏差值。
本发明提供的一种基于风洞的气流参数调节装置。通过设定模块100设定参数调节组合单元中的输入气流参数给定值以及输出气流参数给定值；再通过第一调节模块200使得第一PLC控制器实时接收第一温度传感器采集的实际输入气流温度值，并与输入气流参数给定值中的气流温度值进行比较，求出第一偏差值，根据第一偏差值发出第一指令至气动控制阀执行反馈调节，消除第一偏差值；再通过第二调节模块300使得第二PLC控制器实时接收第二温度传感器采集的实际输出气流温度值，并与输出气流参数给定值中的气流温度值进行比较，求出第二偏差值，根据第二偏差值发出第二指令至气动控制阀执行反馈调节，消除第二偏差值；继而通过第三调节模块400使得第三PLC控制器实时接收压力变动器采集的实际输入气流压力值，并与输入气流参数给定值中的气流压力值进行比较，求出第三偏差值，根据第三偏差值发出第三指令至气动控制阀执行反馈调节，消除第三偏差值；最后通过第四调节模块500使得第四PLC控制器实时接收质量流量计采集的实际输出气流流量值，并与输出气流参数给定值中的气流流量值进行比较，求出第四偏差值，根据第四偏差值发出第四指令至气动控制阀执行反馈调节，消除第四偏差值。该装置能够精准实现对风洞中的气流温度以及流量的调整，且具有较高的灵活性与易用性。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)或随机存储记忆体(Random AccessMemory，RAM)等。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种基于风洞的气流参数调节方法，其特征在于，所述方法包括：
设定参数调节组合单元中的输入气流参数给定值以及输出气流参数给定值；
第一PLC控制器实时接收第一温度传感器采集的实际输入气流温度值，并与所述输入气流参数给定值中的气流温度值进行比较，求出第一偏差值，根据所述第一偏差值发出第一指令至气动控制阀执行反馈调节，消除所述第一偏差值；
第二PLC控制器实时接收第二温度传感器采集的实际输出气流温度值，并与所述输出气流参数给定值中的所述气流温度值进行比较，求出第二偏差值，根据所述第二偏差值发出第二指令至所述气动控制阀执行反馈调节，消除所述第二偏差值；
第三PLC控制器实时接收压力变动器采集的实际输入气流压力值，并与所述输入气流参数给定值中的气流压力值进行比较，求出第三偏差值，根据所述第三偏差值发出第三指令至所述气动控制阀执行反馈调节，消除所述第三偏差值；
第四PLC控制器实时接收质量流量计采集的实际输出气流流量值，并与所述输出气流参数给定值中的气流流量值进行比较，求出第四偏差值，根据所述第四偏差值发出第四指令至所述气动控制阀执行反馈调节，消除所述第四偏差值。
2.根据权利要求1所述的基于风洞的气流参数调节方法，其特征在于，所述第二PLC控制器实时接收第二温度传感器采集的实际输出气流温度值的步骤之前包括：通过风洞中的进气段、稳压段、加热段、整流段、稳定段以及收缩段对气流执行处理操作。
3.根据权利要求2所述的基于风洞的气流参数调节方法，其特征在于，所述通过风洞中的进气段、稳压段、加热段、整流段、稳定段以及收缩段对气流执行处理操作包括：
在风洞的进气段调节并控制气流的流速，生成第一特征气流；
将所述第一特征气流经过所述风洞的稳压段对气流执行稳压操作，生成第二特征气流；
对生成的所述第二特征气流经过所述风洞的加热段对气流执行加热操作，并通过调节加热功率控制气流的温度，生成第三特征气流；
通过所述风洞的整流段对生成的所述第三特征气流执行整流操作，生成第四特征气流；
将所述第四特征气流采取通入所述风洞的稳定段与收缩段的操作，实现控制气流的分离与平稳操作，生成第五特征气流。
4.根据权利要求2或3任一项所述的基于风洞的气流参数调节方法，其特征在于，所述风洞的所述进气段包括：热式流量计与电控气动阀，所述热式流量计与所述电控气动阀协同作用，执行控制进入所述风洞的气流的质量流量和温度；
所述风洞的所述稳压段包括：稳压箱，将所述第一特征气流经过所述风洞的稳压段，通过稳压箱对气流执行稳压操作，生成第二特征气流。
5.根据权利要求2或3任一项所述的基于风洞的气流参数调节方法，其特征在于，所述风洞的所述加热段包括：电加热器，对生成的所述第二特征气流经过所述风洞的加热段，通过所述电加热器对气流执行加热操作，并通过调节加热功率控制气流的温度，生成所述第三特征气流；
所述风洞的所述整流段包括：整流格栅与阻尼网，通过所述风洞的整流段中的整流格栅与阻尼网对生成的所述第三特征气流执行整流操作，生成所述第四特征气流。
6.根据权利要求2或3任一项所述的基于风洞的气流参数调节方法，其特征在于，所述风洞的所述收缩段包括：测温热电偶，在所述风洞的所述收缩段的出口处设置所述测温热电偶执行对所述第五特征气流的温度测量，获取所述第五特征气流的温度值，且所述收缩段采用曲率为三次方曲线的收缩曲线。
7.根据权利要求2所述的基于风洞的气流参数调节方法，其特征在于，还包括：在所述加热段、所述整流段、所述稳定段以及所述收缩段的所述风洞的外侧设置保温棉。
8.根据权利要求3所述的基于风洞的气流参数调节方法，其特征在于，还包括；根据获取的所述第五特征气流的温度值、大气压力以及所述收缩段的出口截面尺寸，计算所述收缩段的出口处的气流的流速。
9.根据权利要求3所述的基于风洞的气流参数调节方法，其特征在于，所述在风洞的进气段调节并控制气流的流速，生成第一特征气流的步骤之前包括：对进入所述风洞的所述进气段的气流执行过滤段的过滤操作。
10.一种基于风洞的气流参数调节装置，其特征在于，所述装置包括：
设定模块，用于设定参数调节组合单元中的输入气流参数给定值以及输出气流参数给定值；
第一调节模块，用于通过第一PLC控制器实时接收第一温度传感器采集的实际输入气流温度值，并与所述输入气流参数给定值中的气流温度值进行比较，求出第一偏差值，根据所述第一偏差值发出第一指令至气动控制阀执行反馈调节，消除所述第一偏差值；
第二调节模块，用于通过第二PLC控制器实时接收第二温度传感器采集的实际输出气流温度值，并与所述输出气流参数给定值中的所述气流温度值进行比较，求出第二偏差值，根据所述第二偏差值发出第二指令至所述气动控制阀执行反馈调节，消除所述第二偏差值；
第三调节模块，用于通过第三PLC控制器实时接收压力变动器采集的实际输入气流压力值，并与所述输入气流参数给定值中的气流压力值进行比较，求出第三偏差值，根据所述第三偏差值发出第三指令至所述气动控制阀执行反馈调节，消除所述第三偏差值；
第四调节模块，用于通过第四PLC控制器实时接收质量流量计采集的实际输出气流流量值，并与所述输出气流参数给定值中的气流流量值进行比较，求出第四偏差值，根据所述第四偏差值发出第四指令至所述气动控制阀执行反馈调节，消除所述第四偏差值。
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