CN114061890A - 一种面向大型开口射流风洞下吹式静压匹配控制方法 - Google Patents

一种面向大型开口射流风洞下吹式静压匹配控制方法 Download PDF

Info

Publication number
CN114061890A
CN114061890A CN202210051601.XA CN202210051601A CN114061890A CN 114061890 A CN114061890 A CN 114061890A CN 202210051601 A CN202210051601 A CN 202210051601A CN 114061890 A CN114061890 A CN 114061890A
Authority
CN
China
Prior art keywords
wind tunnel
pressure
static pressure
target
total pressure
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.)
Granted
Application number
CN202210051601.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN114061890B (zh
Inventor
田嘉懿
凌忠伟
刘为杰
黄昊宇
秦建华
李聪健
林学东
尹疆
罗太元
吴琦
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.)
High Speed Aerodynamics Research Institute of China Aerodynamics Research and Development Center
Original Assignee
High Speed Aerodynamics Research Institute of China Aerodynamics Research and Development Center
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 High Speed Aerodynamics Research Institute of China Aerodynamics Research and Development Center filed Critical High Speed Aerodynamics Research Institute of China Aerodynamics Research and Development Center
Priority to CN202210051601.XA priority Critical patent/CN114061890B/zh
Publication of CN114061890A publication Critical patent/CN114061890A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN114061890B publication Critical patent/CN114061890B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01MTESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M9/00Aerodynamic testing; Arrangements in or on wind tunnels
    • G01M9/02Wind tunnels
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B13/00Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion
    • G05B13/02Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric
    • G05B13/04Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric involving the use of models or simulators
    • G05B13/042Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric involving the use of models or simulators in which a parameter or coefficient is automatically adjusted to optimise the performance

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Artificial Intelligence (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • Evolutionary Computation (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Software Systems (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Aerodynamic Tests, Hydrodynamic Tests, Wind Tunnels, And Water Tanks (AREA)

Abstract

本发明公开了一种面向大型开口射流风洞下吹式静压匹配控制方法。本发明的面向大型开口射流风洞下吹式静压匹配控制方法是一种闭环控制方法,首先判断静压是否匹配,总压是否稳定;随后通过确定风洞静压匹配偏差、确定总压目标补偿量、确定修正后的总压目标进行风洞静压自适应匹配;之后进行风洞总压随动控制,确定调压阀开度目标;最后进行调压阀开度随动控制,确定调压阀开度指令,完成静压匹配控制。本发明的面向大型开口射流风洞下吹式静压匹配控制方法能够实现总压连续稳定条件下风洞试验舱静压与风洞喷管出口静压自适应匹配,显著改善试验区流场均匀性。

Description

一种面向大型开口射流风洞下吹式静压匹配控制方法
技术领域
本发明属于风洞运行与流场控制研究领域,具体涉及一种面向大型开口射流风洞下吹式静压匹配控制方法。
背景技术
通过风洞试验获取精确的气动试验数据是各型航空、航天飞行器设计研制、技战术性能考核评估、气动力技术研发的基础与依据,也是提高飞行器设计研制水平、缩短研制周期、降低研制成本的有效手段。相比于传统闭口风洞试验段尺寸偏小、受壁面干扰影响以及模型堵塞度约束,大型开口射流风洞在相同喷管出口尺寸下可容纳更大缩比试验模型,允许更大模型堵塞度试验要求,从而能够实现对受试流场的精细化模拟,开展高保真度试验以获取更为精确的试验数据。
大型开口射流风洞由气源球罐、调压阀、稳定段、喷管、试验舱、扩张段、消声塔以及连接管道组成。通过控制调压阀开度调节经气源球罐喷出的高压气体流量,而后高压气体经稳定段整流,喷管段加速,在试验舱达到所要求的试验流场条件,最后经扩张段从消声塔排出。
但由于其开口特性,大型开口射流风洞在进行超声速试验时,如果风洞试验舱静压与风洞喷管出口静压未达到匹配要求,则将导致试验区流场均匀性较差,均匀区长度过短,面积过小,从而严重影响了开口射流风洞的试验流场性能指标,也限制了开口射流风洞能开展大缩比高保真气动试验的优势发挥。
目前,尚未开展大型开口射流风洞如何实现风洞试验舱静压与风洞喷管出口静压匹配研究,也没有提出相应解决方案。为解决这一难题,亟需发展一种面向大型开口射流风洞下吹式静压匹配控制方法。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种面向大型开口射流风洞下吹式静压匹配控制方法。
本发明的面向大型开口射流风洞下吹式静压匹配控制方法,包括以下步骤:
步骤S100:确定风洞运行试验条件;
根据风洞试验要求,确定风洞运行试验条件,包括试验初始总压目标
Figure DEST_PATH_IMAGE002
,目标马赫数
Figure DEST_PATH_IMAGE004
,静压匹配度目标
Figure DEST_PATH_IMAGE006
,风洞喷管出口静压
Figure DEST_PATH_IMAGE008
的匹配偏置系数
Figure DEST_PATH_IMAGE010
,风洞试验舱静压
Figure DEST_PATH_IMAGE012
的匹配偏置系数
Figure DEST_PATH_IMAGE014
,总压控制精度
Figure DEST_PATH_IMAGE016
,风洞试验模型姿态;
步骤S110:确定风洞开车参数;
基于风洞运行试验条件,根据当前气源压力、大气压,以及初始总压目标
Figure 472897DEST_PATH_IMAGE002
,确定调压阀的预置开度
Figure DEST_PATH_IMAGE018
;根据目标马赫数
Figure 62141DEST_PATH_IMAGE004
,确定总压控制器控制参数、调压阀开度控制器控制参数;
步骤S200:风洞充压启动;
将调压阀打开至预置开度
Figure 559987DEST_PATH_IMAGE018
,待风洞稳定段总压
Figure DEST_PATH_IMAGE020
达到初始总压目标
Figure 689617DEST_PATH_IMAGE002
的95%~105%,完成风洞充压启动;
步骤S300:风洞闭环控制;
通过风洞闭环控制,建立符合风洞试验要求的稳定流场;
步骤S310:判断静压是否匹配,总压是否稳定;
计算风洞喷管出口静压
Figure 972831DEST_PATH_IMAGE008
和风洞试验舱静压
Figure 998556DEST_PATH_IMAGE012
的风洞静压偏差
Figure DEST_PATH_IMAGE022
Figure DEST_PATH_IMAGE023
计算的风洞静压偏差
Figure 718119DEST_PATH_IMAGE022
的绝对值
Figure DEST_PATH_IMAGE025
,与静压匹配度目标
Figure 589123DEST_PATH_IMAGE006
比较,以小于静压匹配度目标
Figure 241690DEST_PATH_IMAGE006
为真,即
Figure DEST_PATH_IMAGE027
,则判断实现静压匹配;
计算风洞稳定段总压
Figure 907158DEST_PATH_IMAGE020
与总压目标
Figure DEST_PATH_IMAGE029
的总压差值的绝对值
Figure DEST_PATH_IMAGE031
,与总压控制精度
Figure 114017DEST_PATH_IMAGE016
比较,其中首次计算的总压目标
Figure 54291DEST_PATH_IMAGE029
等于初始总压目标
Figure 46518DEST_PATH_IMAGE002
,以
Figure 741942DEST_PATH_IMAGE031
小于总压控制精度
Figure 452409DEST_PATH_IMAGE016
为真,则判断实现总压稳定;
当且仅当上述两个判断均为真,直接跳转至步骤S400,否则转入以下步骤:
步骤S320:风洞静压自适应匹配;
由静压自适应匹配控制器依据风洞喷管出口静压
Figure 180062DEST_PATH_IMAGE008
和风洞试验舱静压
Figure 292375DEST_PATH_IMAGE012
,以及当前总压目标
Figure DEST_PATH_IMAGE033
,令
Figure DEST_PATH_IMAGE035
,重复迭代更新总压目标
Figure 565224DEST_PATH_IMAGE029
,具体包括以下步骤:
步骤S321:确定风洞静压匹配偏差;
测量当前的风洞喷管出口静压
Figure 12255DEST_PATH_IMAGE008
和风洞试验舱静压
Figure 356649DEST_PATH_IMAGE012
,通过静压自适应匹配控制器计算风洞静压匹配偏差
Figure 323468DEST_PATH_IMAGE022
步骤S322:确定总压目标补偿量;
根据风洞静压匹配偏差
Figure 298377DEST_PATH_IMAGE022
,确定总压目标补偿量
Figure DEST_PATH_IMAGE037
Figure DEST_PATH_IMAGE039
Figure DEST_PATH_IMAGE041
函数表示静压补偿函数,根据风洞试验条件,从风洞控制数据库调用得到,能实现在风洞静压匹配偏差
Figure 904808DEST_PATH_IMAGE022
较大时,快速补偿总压目标,消除风洞静压匹配偏差
Figure 256155DEST_PATH_IMAGE022
;在风洞静压匹配偏差
Figure 874218DEST_PATH_IMAGE022
较小时,缓慢补偿总压目标,以减弱气流惯性振荡造成的静压难以快速稳定匹配影响;在风洞静压匹配偏差
Figure 285607DEST_PATH_IMAGE022
的绝对值
Figure 459229DEST_PATH_IMAGE025
小于静压匹配度目标
Figure 83109DEST_PATH_IMAGE006
后,即
Figure 24520DEST_PATH_IMAGE027
,保持当前总压目标
Figure DEST_PATH_IMAGE043
不再改变;
Figure DEST_PATH_IMAGE045
函数为符号函数:
Figure DEST_PATH_IMAGE047
步骤S323:确定修正后的总压目标;
根据当前总压目标
Figure 590499DEST_PATH_IMAGE033
和总压目标补偿量
Figure 984572DEST_PATH_IMAGE037
,确定实现静压匹配,修正后的总压目标
Figure 677721DEST_PATH_IMAGE029
为:
Figure DEST_PATH_IMAGE049
步骤S330:风洞总压随动控制,确定调压阀开度目标;
由总压控制器根据修正后总压目标
Figure 208059DEST_PATH_IMAGE029
和当前的风洞稳定段总压
Figure 210519DEST_PATH_IMAGE020
,以及包含但不限定于当前气源压力控制器、大气压控制器的控制器补偿量,确定调压阀开度目标
Figure DEST_PATH_IMAGE051
步骤S340:调压阀开度随动控制,确定调压阀开度指令;
由调压阀开度控制器根据调压阀开度目标
Figure 295150DEST_PATH_IMAGE051
和测量得到的当前调压阀开度
Figure DEST_PATH_IMAGE053
,确定调压阀开度指令
Figure DEST_PATH_IMAGE055
,并控制调压阀开度;
重复上述步骤S300至步骤S340直至风洞喷管出口静压
Figure 775679DEST_PATH_IMAGE008
和风洞试验舱静压
Figure 426103DEST_PATH_IMAGE012
匹配,即
Figure 819038DEST_PATH_IMAGE027
;以及风洞稳定段总压
Figure 984440DEST_PATH_IMAGE020
与总压目标
Figure 19392DEST_PATH_IMAGE029
偏差稳定在总压控制精度
Figure 39170DEST_PATH_IMAGE016
内,即
Figure 868586DEST_PATH_IMAGE031
小于总压控制精度
Figure 458967DEST_PATH_IMAGE016
,由步骤S310跳转至步骤S400;
步骤S400:采集风洞试验数据;
试验流场稳定,达到试验要求条件,测量并采集风洞试验数据;
步骤S410:判定是否完成所有风洞试验模型姿态调整;
根据步骤S100的风洞试验模型姿态,判定是否完成所有风洞试验模型姿态调整,当判定为假,即没有完成,则跳转至步骤S500;当判定为真,即已完成,则跳转至步骤S600;
步骤S500:调整风洞试验模型姿态,并跳转至步骤S300;
重复步骤S300至步骤S500直至完成步骤S100的风洞试验模型姿态的风洞试验数据测量采集,由步骤S410跳转至步骤S600;
步骤S600:风洞关车;将调压阀开度目标
Figure 297610DEST_PATH_IMAGE051
置为0,待调压阀关闭,风洞关车,结束。
进一步地,所述的总压控制器为增量式总压PID控制器。
进一步地,所述的调压阀开度控制器为增量式调压阀开度PID控制器。
本发明的面向大型开口射流风洞下吹式静压匹配控制方法是一种闭环控制方法,首先判断静压是否匹配,总压是否稳定;随后通过确定风洞静压匹配偏差、确定总压目标补偿量、确定修正后的总压目标进行风洞静压自适应匹配;之后进行风洞总压随动控制,确定调压阀开度目标;最后进行调压阀开度随动控制,确定调压阀开度指令,完成静压匹配控制。
本发明的面向大型开口射流风洞下吹式静压匹配控制方法能够实现总压连续稳定条件下风洞试验舱静压与风洞喷管出口静压自适应匹配,显著改善试验区流场均匀性。
附图说明
图1 为本发明的面向大型开口射流风洞下吹式静压匹配控制方法的流程图;
图2 为本发明的面向大型开口射流风洞下吹式静压匹配控制方法的闭环控制原理图;
图3 为本发明的面向大型开口射流风洞下吹式静压匹配控制方法中的风洞静压补偿函数曲线图。
具体实施方式
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解,本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明,并不构成对本发明的不当限定。
下面结合附图和实施例详细说明本发明。
实施例1
本实施例的总压控制器为增量式总压PID控制器,调压阀开度控制器为增量式调压阀开度PID控制器。
如图1所示,本实施例的面向大型开口射流风洞下吹式静压匹配控制方法,包括以下步骤:
步骤S100:确定风洞运行试验条件;
根据风洞试验要求,确定风洞运行试验条件,包括试验初始总压目标
Figure 453785DEST_PATH_IMAGE002
,目标马赫数
Figure 968949DEST_PATH_IMAGE004
,静压匹配度目标
Figure 781047DEST_PATH_IMAGE006
,风洞喷管出口静压
Figure 423381DEST_PATH_IMAGE008
的匹配偏置系数
Figure 699641DEST_PATH_IMAGE010
,风洞试验舱静压
Figure 136439DEST_PATH_IMAGE012
的匹配偏置系数
Figure 685101DEST_PATH_IMAGE014
,总压控制精度
Figure 865546DEST_PATH_IMAGE016
,风洞试验模型姿态;
步骤S110:确定风洞开车参数;
基于风洞运行试验条件,根据当前气源压力、大气压,以及初始总压目标
Figure 996314DEST_PATH_IMAGE002
,确定调压阀的预置开度
Figure 604012DEST_PATH_IMAGE018
;根据目标马赫数
Figure 656282DEST_PATH_IMAGE004
,确定增量式总压PID控制器比例控制参数
Figure DEST_PATH_IMAGE057
、积分控制参数
Figure DEST_PATH_IMAGE059
,以及增量式调压阀开度PID控制器比例控制参数
Figure DEST_PATH_IMAGE061
、积分控制参数
Figure DEST_PATH_IMAGE063
步骤S200:风洞充压启动;
将调压阀打开至预置开度
Figure 765052DEST_PATH_IMAGE018
,待风洞稳定段总压
Figure 15905DEST_PATH_IMAGE020
达到初始总压目标
Figure 49632DEST_PATH_IMAGE002
的95%~105%,完成风洞充压启动;
步骤S300:风洞闭环控制;
按照如图2所示的闭环控制原理图,建立符合风洞试验要求的稳定流场,图2中的风洞静压补偿函数曲线图详见图3;
步骤S310:判断静压是否匹配,总压是否稳定;
计算风洞喷管出口静压
Figure 589198DEST_PATH_IMAGE008
和风洞试验舱静压
Figure 845867DEST_PATH_IMAGE012
的风洞静压偏差
Figure 154489DEST_PATH_IMAGE022
Figure 900728DEST_PATH_IMAGE023
计算的风洞静压偏差
Figure 911278DEST_PATH_IMAGE022
的绝对值
Figure 971638DEST_PATH_IMAGE025
,与静压匹配度目标
Figure 134766DEST_PATH_IMAGE006
比较,以小于静压匹配度目标
Figure 51906DEST_PATH_IMAGE006
为真,即
Figure 566064DEST_PATH_IMAGE027
,则判断实现静压匹配;
计算风洞稳定段总压
Figure 413803DEST_PATH_IMAGE020
与总压目标
Figure 431438DEST_PATH_IMAGE029
的总压差值的绝对值
Figure 785059DEST_PATH_IMAGE031
,与总压控制精度
Figure 520934DEST_PATH_IMAGE016
比较,其中首次计算的总压目标
Figure 188675DEST_PATH_IMAGE029
等于初始总压目标
Figure 44505DEST_PATH_IMAGE002
,以
Figure 772289DEST_PATH_IMAGE031
小于总压控制精度
Figure 792198DEST_PATH_IMAGE016
为真,则判断实现总压稳定;
当且仅当上述两个判断均为真,直接跳转至步骤S400,否则转入以下步骤:
步骤S320:风洞静压自适应匹配;
由静压自适应匹配控制器依据风洞喷管出口静压
Figure 998051DEST_PATH_IMAGE008
和风洞试验舱静压
Figure 724699DEST_PATH_IMAGE012
,以及当前总压目标
Figure 872652DEST_PATH_IMAGE043
,令
Figure DEST_PATH_IMAGE065
,重复迭代更新总压目标
Figure 583119DEST_PATH_IMAGE029
,具体包括以下步骤:
步骤S321:确定风洞静压匹配偏差;
测量当前风洞喷管出口静压
Figure 592664DEST_PATH_IMAGE008
和风洞试验舱静压
Figure 439397DEST_PATH_IMAGE012
,通过静压自适应匹配控制器计算风洞静压匹配偏差
Figure 492673DEST_PATH_IMAGE022
步骤S322:确定总压目标补偿量;
根据风洞静压匹配偏差
Figure 487173DEST_PATH_IMAGE022
,确定总压目标补偿量
Figure 769250DEST_PATH_IMAGE037
Figure 736069DEST_PATH_IMAGE039
Figure 710978DEST_PATH_IMAGE041
函数表示静压补偿函数,根据风洞试验条件,从风洞控制数据库调用得到,本实施例的静压补偿函数曲线见图3,能够实现在风洞静压匹配偏差
Figure 192775DEST_PATH_IMAGE022
较大时,快速补偿总压目标,消除风洞静压匹配偏差
Figure 793390DEST_PATH_IMAGE022
;在风洞静压匹配偏差
Figure 349136DEST_PATH_IMAGE022
较小时,缓慢补偿总压目标,以减弱气流惯性振荡造成的静压难以快速稳定匹配影响;在风洞静压匹配偏差
Figure 760526DEST_PATH_IMAGE022
的绝对值
Figure 464040DEST_PATH_IMAGE025
小于静压匹配度目标
Figure 353498DEST_PATH_IMAGE006
后,即
Figure 278598DEST_PATH_IMAGE027
,保持当前总压目标
Figure 595310DEST_PATH_IMAGE043
不再改变;
Figure 786120DEST_PATH_IMAGE045
函数为符号函数:
Figure 479269DEST_PATH_IMAGE047
步骤S323:确定修正后的总压目标;
根据当前总压目标
Figure 9607DEST_PATH_IMAGE043
和总压目标补偿量
Figure 6208DEST_PATH_IMAGE037
,确定实现静压匹配,修正后的总压目标
Figure 887576DEST_PATH_IMAGE029
为:
Figure 915575DEST_PATH_IMAGE049
步骤S330:风洞总压随动控制,确定调压阀开度目标;
由总压控制器根据修正后总压目标
Figure 565999DEST_PATH_IMAGE029
和当前的风洞稳定段总压
Figure 208202DEST_PATH_IMAGE020
,以及包含但不限定于当前气源压力控制器、大气压控制器的控制器补偿量,确定调压阀开度目标
Figure 232659DEST_PATH_IMAGE051
当前的风洞稳定段总压
Figure 267611DEST_PATH_IMAGE020
与修正后的总压目标
Figure 959492DEST_PATH_IMAGE029
的总压偏差
Figure DEST_PATH_IMAGE067
为:
Figure DEST_PATH_IMAGE069
根据总压偏差
Figure 569334DEST_PATH_IMAGE067
,由增量式总压PID控制器计算得到调压阀开度目标
Figure 690874DEST_PATH_IMAGE051
Figure DEST_PATH_IMAGE071
其中
Figure 919730DEST_PATH_IMAGE053
为当前调压阀开度;
步骤S340:调压阀开度随动控制,确定调压阀开度指令;
由调压阀开度控制器根据调压阀开度目标
Figure 466118DEST_PATH_IMAGE051
和测量得到的当前调压阀开度
Figure 997593DEST_PATH_IMAGE053
,确定调压阀开度指令
Figure 544112DEST_PATH_IMAGE055
,并控制调压阀开度;
令调压阀开度目标
Figure 910415DEST_PATH_IMAGE051
和当前调压阀开度
Figure 576888DEST_PATH_IMAGE053
的调压阀开度偏差
Figure DEST_PATH_IMAGE073
为:
Figure DEST_PATH_IMAGE075
根据调压阀开度偏差
Figure 872740DEST_PATH_IMAGE073
,由增量式调压阀开度PID控制器计算得到调压阀开度指令
Figure 703293DEST_PATH_IMAGE055
Figure DEST_PATH_IMAGE077
根据调压阀开度指令
Figure 539531DEST_PATH_IMAGE055
控制调压阀开度;
重复上述步骤S300至步骤S340直至风洞喷管出口静压
Figure 139140DEST_PATH_IMAGE008
和风洞试验舱静压
Figure 746838DEST_PATH_IMAGE012
匹配,即
Figure 595846DEST_PATH_IMAGE027
;以及风洞稳定段总压
Figure 563671DEST_PATH_IMAGE020
与总压目标
Figure 752207DEST_PATH_IMAGE029
偏差稳定在总压控制精度
Figure 530807DEST_PATH_IMAGE016
内,即
Figure 867110DEST_PATH_IMAGE031
小于总压控制精度
Figure 389358DEST_PATH_IMAGE016
,由步骤S310跳转至步骤S400;
步骤S400:采集风洞试验数据;
试验流场稳定,达到试验要求条件,测量并采集风洞试验数据;
步骤S410:判定是否完成所有风洞试验模型姿态调整;
根据步骤S100的风洞试验模型姿态,判定是否完成所有风洞试验模型姿态调整,当判定为假,即没有完成,则跳转至步骤S500;当判定为真,即已完成,则跳转至步骤S600;
步骤S500:调整风洞试验模型姿态,并跳转至步骤S300;
重复步骤S300至步骤S500直至完成步骤S100的风洞试验模型姿态的风洞试验数据测量采集,由步骤S410跳转至步骤S600;
步骤S600:风洞关车;将调压阀开度目标
Figure 681668DEST_PATH_IMAGE051
置为0,待调压阀关闭,风洞关车,结束。
尽管本发明的实施方案已公开如上,但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用,它完全可以被适用于各种适合本发明的领域。对于熟悉本领域的人员而言,在不脱离本发明原理的前提下,可容易地实现另外的改进和润饰,因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下,本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (3)

1.一种面向大型开口射流风洞下吹式静压匹配控制方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤S100:确定风洞运行试验条件;
根据风洞试验要求,确定风洞运行试验条件,包括试验初始总压目标
Figure 197170DEST_PATH_IMAGE001
,目标马赫数
Figure 176628DEST_PATH_IMAGE002
,静压匹配度目标
Figure 487523DEST_PATH_IMAGE003
,风洞喷管出口静压
Figure 148312DEST_PATH_IMAGE004
的匹配偏置系数
Figure 995307DEST_PATH_IMAGE005
,风洞试验舱静压
Figure 348928DEST_PATH_IMAGE006
的匹配偏置系数
Figure 881541DEST_PATH_IMAGE007
,总压控制精度
Figure 611599DEST_PATH_IMAGE008
,风洞试验模型姿态;
步骤S110:确定风洞开车参数;
基于风洞运行试验条件,根据当前气源压力、大气压,以及初始总压目标
Figure 811637DEST_PATH_IMAGE001
,确定调压阀的预置开度
Figure 70580DEST_PATH_IMAGE009
;根据目标马赫数
Figure 356067DEST_PATH_IMAGE002
,确定总压控制器控制参数、调压阀开度控制器控制参数;
步骤S200:风洞充压启动;
将调压阀打开至预置开度
Figure 624238DEST_PATH_IMAGE009
,待风洞稳定段总压
Figure 413202DEST_PATH_IMAGE010
达到初始总压目标
Figure 374205DEST_PATH_IMAGE001
的95%~105%,完成风洞充压启动;
步骤S300:风洞闭环控制;
通过风洞闭环控制,建立符合风洞试验要求的稳定流场;
步骤S310:判断静压是否匹配,总压是否稳定;
计算风洞喷管出口静压
Figure 648454DEST_PATH_IMAGE004
和风洞试验舱静压
Figure 454736DEST_PATH_IMAGE006
的风洞静压偏差
Figure 629365DEST_PATH_IMAGE011
Figure 230111DEST_PATH_IMAGE012
计算的风洞静压偏差
Figure 490191DEST_PATH_IMAGE011
的绝对值
Figure 100164DEST_PATH_IMAGE013
,与静压匹配度目标
Figure 863720DEST_PATH_IMAGE003
比较,以小于静压匹配度目标
Figure 166526DEST_PATH_IMAGE003
为真,即
Figure 648323DEST_PATH_IMAGE014
,则判断实现静压匹配;
计算风洞稳定段总压
Figure 297872DEST_PATH_IMAGE010
与总压目标
Figure 181514DEST_PATH_IMAGE015
的总压差值的绝对值
Figure 655221DEST_PATH_IMAGE016
,与总压控制精度
Figure 624314DEST_PATH_IMAGE008
比较,其中首次计算的总压目标
Figure 310510DEST_PATH_IMAGE015
等于初始总压目标
Figure 314238DEST_PATH_IMAGE001
,以
Figure 693267DEST_PATH_IMAGE016
小于总压控制精度
Figure 149656DEST_PATH_IMAGE008
为真,则判断实现总压稳定;
当且仅当实现静压匹配且实现总压稳定,直接跳转至步骤S400,否则转入以下步骤:
步骤S320:风洞静压自适应匹配;
由静压自适应匹配控制器依据风洞喷管出口静压
Figure 905123DEST_PATH_IMAGE004
和风洞试验舱静压
Figure 232199DEST_PATH_IMAGE006
,以及当前总压目标
Figure 560892DEST_PATH_IMAGE017
,令
Figure 504577DEST_PATH_IMAGE018
,重复迭代更新总压目标
Figure 798155DEST_PATH_IMAGE015
,具体包括以下步骤:
步骤S321:确定风洞静压匹配偏差;
测量当前的风洞喷管出口静压
Figure 510896DEST_PATH_IMAGE004
和风洞试验舱静压
Figure 231727DEST_PATH_IMAGE006
,通过静压自适应匹配控制器计算风洞静压匹配偏差
Figure 397130DEST_PATH_IMAGE011
步骤S322:确定总压目标补偿量;
根据风洞静压匹配偏差
Figure 494399DEST_PATH_IMAGE011
,确定总压目标补偿量
Figure 327225DEST_PATH_IMAGE019
Figure 953379DEST_PATH_IMAGE020
Figure 373121DEST_PATH_IMAGE021
函数表示静压补偿函数,根据风洞试验条件,从风洞控制数据库调用得到,能实现在风洞静压匹配偏差
Figure 274081DEST_PATH_IMAGE011
较大时,快速补偿总压目标,消除风洞静压匹配偏差
Figure 430256DEST_PATH_IMAGE011
;在风洞静压匹配偏差
Figure 758469DEST_PATH_IMAGE011
较小时,缓慢补偿总压目标,以减弱气流惯性振荡造成的静压难以快速稳定匹配影响;在风洞静压匹配偏差
Figure 898463DEST_PATH_IMAGE011
的绝对值
Figure 603114DEST_PATH_IMAGE013
小于静压匹配度目标
Figure 879375DEST_PATH_IMAGE003
后,即
Figure 378489DEST_PATH_IMAGE014
,保持当前总压目标
Figure 5780DEST_PATH_IMAGE022
不再改变;
Figure 982963DEST_PATH_IMAGE023
函数为符号函数:
Figure 880774DEST_PATH_IMAGE024
步骤S323:确定修正后的总压目标;
根据当前总压目标
Figure 550790DEST_PATH_IMAGE017
和总压目标补偿量
Figure 399797DEST_PATH_IMAGE019
,确定实现静压匹配,修正后的总压目标
Figure 180671DEST_PATH_IMAGE015
为:
Figure 697103DEST_PATH_IMAGE025
步骤S330:风洞总压随动控制,确定调压阀开度目标;
由总压控制器根据修正后总压目标和当前的风洞稳定段总压
Figure 272441DEST_PATH_IMAGE010
,以及包含但不限定于当前气源压力控制器、大气压控制器的控制器补偿量,确定调压阀开度目标
Figure 874324DEST_PATH_IMAGE026
步骤S340:调压阀开度随动控制,确定调压阀开度指令;
由调压阀开度控制器根据调压阀开度目标
Figure 458889DEST_PATH_IMAGE026
和测量得到的当前调压阀开度
Figure 564248DEST_PATH_IMAGE027
,确定调压阀开度指令
Figure 77531DEST_PATH_IMAGE028
,并控制调压阀开度;
重复上述步骤S300至步骤S340直至风洞喷管出口静压
Figure 901131DEST_PATH_IMAGE004
和风洞试验舱静压
Figure 23808DEST_PATH_IMAGE006
匹配,即
Figure 249252DEST_PATH_IMAGE014
;以及风洞稳定段总压
Figure 431972DEST_PATH_IMAGE010
与总压目标
Figure 742868DEST_PATH_IMAGE015
偏差稳定在总压控制精度
Figure 669235DEST_PATH_IMAGE008
内,即
Figure 749187DEST_PATH_IMAGE016
小于总压控制精度
Figure 102808DEST_PATH_IMAGE008
,由步骤S310跳转至步骤S400;
步骤S400:采集风洞试验数据;
试验流场稳定,达到试验要求条件,测量并采集风洞试验数据;
步骤S410:判定是否完成所有风洞试验模型姿态调整;
根据步骤S100的风洞试验模型姿态,判定是否完成所有风洞试验模型姿态调整,当判定为假,即没有完成,则跳转至步骤S500;当判定为真,即已完成,则跳转至步骤S600;
步骤S500:调整风洞试验模型姿态,并跳转至步骤S300;
重复步骤S300至步骤S500直至完成步骤S100的风洞试验模型姿态的风洞试验数据测量采集,由步骤S410跳转至步骤S600;
步骤S600:风洞关车;将调压阀开度目标
Figure 901000DEST_PATH_IMAGE026
置为0,待调压阀关闭,风洞关车,结束。
2.根据权利要求1所述的面向大型开口射流风洞下吹式静压匹配控制方法,其特征在于,所述的总压控制器为增量式总压PID控制器。
3.根据权利要求1所述的面向大型开口射流风洞下吹式静压匹配控制方法,其特征在于,所述的调压阀开度控制器为增量式调压阀开度PID控制器。
CN202210051601.XA 2022-01-18 2022-01-18 一种面向大型开口射流风洞下吹式静压匹配控制方法 Active CN114061890B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210051601.XA CN114061890B (zh) 2022-01-18 2022-01-18 一种面向大型开口射流风洞下吹式静压匹配控制方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210051601.XA CN114061890B (zh) 2022-01-18 2022-01-18 一种面向大型开口射流风洞下吹式静压匹配控制方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN114061890A true CN114061890A (zh) 2022-02-18
CN114061890B CN114061890B (zh) 2022-03-29

Family

ID=80231216

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210051601.XA Active CN114061890B (zh) 2022-01-18 2022-01-18 一种面向大型开口射流风洞下吹式静压匹配控制方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114061890B (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114608784A (zh) * 2022-05-10 2022-06-10 中国空气动力研究与发展中心高速空气动力研究所 一种获取射流风洞超声速射流动态运行压力匹配点的方法
CN114608785A (zh) * 2022-05-10 2022-06-10 中国空气动力研究与发展中心高速空气动力研究所 获取大范围超声速射流流场均匀区静压匹配准度的方法
CN116105963A (zh) * 2023-04-12 2023-05-12 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吹风试验方法及系统
CN116108706A (zh) * 2023-04-14 2023-05-12 中国航空工业集团公司沈阳空气动力研究所 一种风洞环缝式调压阀预置开度估算方法

Citations (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB603155A (en) * 1945-02-01 1948-06-10 Power Jets Res & Dev Ltd Improvements relating to gaseous fluid flow systems operating in supersonic velocity conditions
US2948148A (en) * 1954-12-20 1960-08-09 Snecma Supersonic wind-tunnel for a variable mach number
US4182158A (en) * 1978-08-17 1980-01-08 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration Static pressure orifice system testing method and apparatus
JP2920374B1 (ja) * 1998-02-23 1999-07-19 川崎重工業株式会社 吹出し式風洞の制御装置
JP2003279439A (ja) * 2003-02-10 2003-10-02 Tech Res & Dev Inst Of Japan Def Agency 動的風洞試験装置及び方法
CN102023079A (zh) * 2010-11-18 2011-04-20 中国人民解放军国防科学技术大学 超声速自由旋涡混合层风洞
CN103135624A (zh) * 2012-12-19 2013-06-05 中国空气动力研究与发展中心高速空气动力研究所 一种带引射功能的暂冲式超声速风洞控制方法
CN104061960A (zh) * 2014-05-26 2014-09-24 中国航天空气动力技术研究院 一种亚音速飞行器体上气压高度参数确定方法
CN104932565A (zh) * 2015-06-04 2015-09-23 中国空气动力研究与发展中心高速空气动力研究所 一种高精度暂冲型引射式跨声速风洞流场控制结构
CN108388281A (zh) * 2018-05-30 2018-08-10 中国空气动力研究与发展中心高速空气动力研究所 引射驱动的闭环回流的暂冲式超声速风洞流场控制方法
CN109115449A (zh) * 2018-10-19 2019-01-01 天津中德应用技术大学 一种适用于小型风洞的智能风速调控系统
CN109186815A (zh) * 2018-10-31 2019-01-11 北京航空航天大学 一种低温高马赫数测试用探针温度标定装置
EP3693609A1 (fr) * 2019-02-08 2020-08-12 Safran Aero Boosters SA Mesure de pression totale et température totale dans une turbomachine
CN112649172A (zh) * 2020-12-21 2021-04-13 中国航天空气动力技术研究院 静压探针及高焓激波风洞静压测量方法
CN112945506A (zh) * 2021-02-03 2021-06-11 中国空气动力研究与发展中心高速空气动力研究所 一种适用于暂冲式高速风洞的亚跨声速静压控制方法

Patent Citations (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB603155A (en) * 1945-02-01 1948-06-10 Power Jets Res & Dev Ltd Improvements relating to gaseous fluid flow systems operating in supersonic velocity conditions
US2948148A (en) * 1954-12-20 1960-08-09 Snecma Supersonic wind-tunnel for a variable mach number
US4182158A (en) * 1978-08-17 1980-01-08 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration Static pressure orifice system testing method and apparatus
JP2920374B1 (ja) * 1998-02-23 1999-07-19 川崎重工業株式会社 吹出し式風洞の制御装置
JP2003279439A (ja) * 2003-02-10 2003-10-02 Tech Res & Dev Inst Of Japan Def Agency 動的風洞試験装置及び方法
CN102023079A (zh) * 2010-11-18 2011-04-20 中国人民解放军国防科学技术大学 超声速自由旋涡混合层风洞
CN103135624A (zh) * 2012-12-19 2013-06-05 中国空气动力研究与发展中心高速空气动力研究所 一种带引射功能的暂冲式超声速风洞控制方法
CN104061960A (zh) * 2014-05-26 2014-09-24 中国航天空气动力技术研究院 一种亚音速飞行器体上气压高度参数确定方法
CN104932565A (zh) * 2015-06-04 2015-09-23 中国空气动力研究与发展中心高速空气动力研究所 一种高精度暂冲型引射式跨声速风洞流场控制结构
CN108388281A (zh) * 2018-05-30 2018-08-10 中国空气动力研究与发展中心高速空气动力研究所 引射驱动的闭环回流的暂冲式超声速风洞流场控制方法
CN109115449A (zh) * 2018-10-19 2019-01-01 天津中德应用技术大学 一种适用于小型风洞的智能风速调控系统
CN109186815A (zh) * 2018-10-31 2019-01-11 北京航空航天大学 一种低温高马赫数测试用探针温度标定装置
EP3693609A1 (fr) * 2019-02-08 2020-08-12 Safran Aero Boosters SA Mesure de pression totale et température totale dans une turbomachine
CN112649172A (zh) * 2020-12-21 2021-04-13 中国航天空气动力技术研究院 静压探针及高焓激波风洞静压测量方法
CN112945506A (zh) * 2021-02-03 2021-06-11 中国空气动力研究与发展中心高速空气动力研究所 一种适用于暂冲式高速风洞的亚跨声速静压控制方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
YT FUNG; G SETTLES, A RAY: ""Microprocessor control of high-speed wind tunnel stagnation pressure"", 《15TH AERODYNAMIC TESTING CONFERENCE》 *
刘坤伟 等: ""两种燃烧加热风洞参数匹配方案的比较"", 《推进技术》 *

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114608784A (zh) * 2022-05-10 2022-06-10 中国空气动力研究与发展中心高速空气动力研究所 一种获取射流风洞超声速射流动态运行压力匹配点的方法
CN114608785A (zh) * 2022-05-10 2022-06-10 中国空气动力研究与发展中心高速空气动力研究所 获取大范围超声速射流流场均匀区静压匹配准度的方法
CN114608784B (zh) * 2022-05-10 2022-07-19 中国空气动力研究与发展中心高速空气动力研究所 一种获取射流风洞超声速射流动态运行压力匹配点的方法
CN116105963A (zh) * 2023-04-12 2023-05-12 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吹风试验方法及系统
CN116105963B (zh) * 2023-04-12 2023-06-27 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吹风试验方法及系统
CN116108706A (zh) * 2023-04-14 2023-05-12 中国航空工业集团公司沈阳空气动力研究所 一种风洞环缝式调压阀预置开度估算方法
CN116108706B (zh) * 2023-04-14 2023-06-20 中国航空工业集团公司沈阳空气动力研究所 一种风洞环缝式调压阀预置开度估算方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN114061890B (zh) 2022-03-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN114061890B (zh) 一种面向大型开口射流风洞下吹式静压匹配控制方法
CN114061891B (zh) 一种面向大型开口射流风洞下吹引射式静压匹配控制方法
CN114608784B (zh) 一种获取射流风洞超声速射流动态运行压力匹配点的方法
CN114185265B (zh) 大型开口射流风洞超声速定总压连续变马赫数控制方法
CN114967474B (zh) 一种基于神经网络的通用风洞流场控制方法
CN112326189B (zh) 一种测压装置及测压方法
CN113008507A (zh) 一种基于暂冲气源的大流量高稳定马赫数风洞快速调节系统及方法
CN114185266B (zh) 一种适用于暂冲式风洞的总压复合控制方法
CN113267314A (zh) 一种暂冲式风洞的超声速流场总压控制系统
CN113157010B (zh) 深度变推力发动机推力调控方法、装置及电子设备
CN111006843A (zh) 一种暂冲式超声速风洞的连续变速压方法
CN114593889B (zh) 一种获取大范围超声速射流均匀区静压匹配精度的方法
CN114018532A (zh) 一种高超声速风洞连续变总压的试验方法
CN107037727A (zh) 一种无人直升机大包线自适应增益调度方法
CN116412991B (zh) 在风洞流场试验中同步模拟飞行高度、飞行速度的方法
CN112461489B (zh) 用于低压测量的电子扫描阀参考压力控制系统及应用方法
CN116519255B (zh) 一种用于连续式跨声速风洞的马赫数精确控制系统及方法
CN114608785B (zh) 获取大范围超声速射流流场均匀区静压匹配准度的方法
CN110836713B (zh) 一种考虑校准箱气体质量变化的文氏管流量系数标定方法
CN113253606A (zh) 一种校准箱高压供气与真空吸气联合控制系统及方法
CN117666331B (zh) 一种高速风洞流场复合调节方法
CN117193022A (zh) 一种基于粒子群优化的高空台飞行环境自抗扰控制方法
CN117332512B (zh) 一种飞机等校正空速爬升性能及加速因子的处理方法
JP3024952B2 (ja) 吹出し式風洞の制御装置
Meng et al. Supersonic wind tunnel total pressure control based on dynamic matrix control

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant