CN116060223A - 一种结冰风洞喷雾设备的供水压力控制方法及计算机设备 - Google Patents

Abstract

本发明适用于结冰风洞技术领域，提供了一种结冰风洞喷雾设备的供水压力控制方法及计算机设备。供水压力控制方法具体包括：连通第一回路，连通第二回路，并关闭喷雾组件的水路出口，第一回路包括第一管段、第二管段、喷雾组件和压力感应装置，第二回路包括第一管段、第三管段以及调节阀，第一管段上有水泵和水箱，第二管段和第三管段并联；计算喷雾组件的喷嘴出口总面积，确定供水系统的压力预设值；设置调节阀的阀体开度；启动水泵，获取第一回路水压，水压达到预设范围后，启动喷雾组件，关闭调节阀。本发明通过限制调节阀的阀体开度与喷雾组件的喷嘴出口总面积的关系，在开启喷雾组件的同时关闭调节阀，避免管道释压，维持管道内水压稳定。

Description

一种结冰风洞喷雾设备的供水压力控制方法及计算机设备

技术领域

本发明属于结冰风洞技术领域，具体涉及一种结冰风洞喷雾设备的供水压力控制方法及计算机设备。

背景技术

结冰是飞机安全事故的重大危险源之一，开展相关方面研究可有效地降低或避免飞行事故的发生，目前主要的研究手段包括数值仿真计算、真机飞行试验、地面结冰风洞试验，相比较其中的结冰风洞试验具有运维成本低、可控度高等优点，已广泛地应用于各种型号类型飞机部件及整机缩比模型的结冰及防除冰试验；但结冰风洞试验是一种复杂度较高的试验，涉及到诸多工况参数，如风速、环境温度、云雾（即液态水含量和粒径）、高度、进气流量、热气流量等，多参数耦合以模拟结冰飞行环境。

为满足飞机结冰及防除冰试验需求，结冰风洞的功能就具有复杂多样性；结冰风洞主要由喷雾系统、制冷系统、动力系统、防除冰系统、高度模拟系统等组成；对于云雾参数模拟，是通过喷雾系统制造单位空间内分布一定数量及粒径的过冷水滴来实现的，所以喷雾系统的性能决定着试验质量；喷雾系统结构又包括供水系统、供气系统和喷雾耙等部分，喷雾耙上分布着间隔一定的喷嘴，供水系统为喷雾耙上的喷嘴供给水，供气系统为喷雾耙上的喷嘴供给气，系统通过调节水压气压控制过冷水滴的空间分布和粒径，同时喷雾耙上的喷嘴数量设定也可以改变空间分布，因此云雾制造的关键在于喷雾系统的供水供气系统及其与喷嘴设定之间的关系。

试验时，供水供气系统为喷雾耙供给设定压力的水和气，喷雾动作是控制喷嘴的水路打开，将一定压力的水喷出，水喷出前，水路压力已经达到了设定值，但水喷出后，由于喷雾耙水路的开启，水压变化较大，需要消耗一定时间调节水泵或者调节阀，将水压再次稳定于设定值，这种调节方式响应时间较长，且对水泵或者调节阀的控制要求较高。

发明内容

本发明提供了一种结冰风洞喷雾设备的供水压力控制方法及计算机设备，通过限制调节阀的阀体开度与喷雾组件的喷嘴出口总面积的关系，在开启喷雾组件的同时关闭调节阀，避免出现管道释压现象，维持管道内水压的稳定，缩短响应时间。

本发明是这样实现的：

一方面，本申请提供了一种结冰风洞喷雾设备的供水压力控制方法，具体控制步骤如下：

S1：连通第一回路，连通第二回路，并关闭喷雾组件的水路出口，其中，第一回路包括第一管段、第二管段以及设置第二管段上的喷雾组件和压力感应装置，压力感应装置用于测量喷雾组件的进水口供水压力，第二回路包括第一管段、第三管段以及设置在第三管段上的调节阀，第一回路的第一管段和第二回路的第一管段为同一管段，第一管段上设置有水泵和水箱，第二管段和第三管段并联设置；

S2：计算喷雾组件的喷嘴出口总面积S，确定供水系统的压力预设值P1；

S3：设置调节阀的阀体开度F，使得A₁S≤F≤A₂S，其中，A₁为第一系数，A₂为第二系数，且A₁≤A₂；

S4：启动水泵；

S5：调节水泵转速，利用压力感应装置获取第一回路水压P2，当A₃P1≤P2≤A₄P1时，启动喷雾组件，并关闭调节阀，其中，A₃为第三系数，A₄为第四系数，且A₃≤A₄。

在上述技术方案中，通过限制调节阀的阀体开度F和喷雾组件的喷雾出口总面积S的关系，当第一回路水压P2达到设定的水压范围时，启动喷雾组件的同时关闭调节阀，避免出现管道释压现象，缩短水路压力的调节时间，提高响应速度。

进一步的，步骤S5后，当P1>P2时，增加水泵转速，直至P1=P2，当时，降低水泵转速，直至P1=P2，打开喷雾组件的水路出口后，通过微调水泵转速即可控制水压。

进一步的，步骤S3中，0.9≤A₁≤1.1，0.9≤A₂≤1.1，调节阀的阀体开度F与喷嘴出口总面积最好是相等设置的，当关闭调节阀并开启喷雾组件的水路出口时，即可使得喷雾组件的水路出口替代调节阀原有的阀体开路，从而避免出现管路释压现象，缩短响应时间，提高响应速度；步骤S5中，0.9≤A₃≤1.1，0.9≤A₄≤1.1，水路压力达到一定范围后即可开启喷雾组件的水路出口。

进一步的，步骤S2中，统计喷雾组件中的喷嘴数量，确定单个喷嘴的出口面积，将所有喷嘴的出口面积相加得到喷嘴出口总面积S。

进一步的，步骤S1之前，连通第三回路，其中，第三回路包括第一管段和第四管段，第三回路的第一管段和第一回路的第一管段为同一管段，第四管段与第三管段并联设置，第一管段或第四管段上设有加热器；启动水泵和加热器，当第三回路中的水温达到设定值后，关闭水泵，并截断第三回路；在进行供水压力控制之前，首先对水路中的水进行加热处理，防止因试验时，结冰风洞内的环境温度过低导致水结冰，破坏喷雾组件的器件以及喷嘴。

进一步的，在步骤S1之前，当第三回路中的水温达到设定值后，可关闭加热器，然后在步骤S4中，启动水泵之前，开启加热器，一直维持水温。

进一步的，加热器位于第一管段上，水泵位于水箱和加热器之间。

进一步的，第二管段包括进水管道和回水管道，进水管道一端与第一管段靠近加热器的一端连通，另一端与喷雾组件的进水口连通，压力感应装置安装在进水管道上，回水管道一端与喷雾组件的回水口连通，另一端与第一管段靠近水箱的一端连通；第四管段包括管道一和管道二，管道一一端与第一管段靠近加热器的一端连通，另一端连通有三通阀，管道二一端与三通阀连通，另一端与第一管段靠近水箱的一端连通；进水管道沿加热器到喷雾组件的方向依次包括管道一和管道三，进水管道的管道一和第四管段的管道一为同一管道，管道三连通三通阀和喷雾组件。

进一步的，回水管道上设置有截止阀，当截止阀开启时，回水管道连通。

另一方面，本申请提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器以及存储在存储器上的计算机程序，处理器执行计算机程序以实现上述供水压力控制方法的步骤。

本发明的有益效果是：

1、本发明中，通过限制调节阀的阀体开度与喷雾组件的喷嘴出口总面积的关系，在开启喷雾组件的同时关闭调节阀，使得喷雾组件的水路出口替代调节阀原有的阀体开度，避免出现管道释压现象，维持管道内水压的稳定，水压的稳定时间随之缩短；

2、本发明中，当关闭调节阀，开启喷雾组件的水路出口后，只需微调水泵转速来控制回路中的水压，使得水压的控制得以简化，缩短响应时间，提高试验质量；

3、本发明中，在进行供水压力控制之前，首先对水路中的水进行加热处理，防止因试验时，结冰风洞内的环境温度过低导致水结冰，破坏喷雾组件的器件以及喷嘴。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例1提供的供水压力控制方法所涉及的管道示意图；

图2是本发明实施例1提供的供水压力控制方法流程图。

附图标记说明：

100-第一管段，200-第二管段，210-进水管道，211-管道三，220-回水管道，300-第三管段，400-第四管段，410-管道一，420-管道二，510-水箱，520-水泵，610-喷雾组件，611-喷嘴，620-压力感应装置，630-截止阀，710-调节阀，810-加热器，910-三通阀。

具体实施方式

以下的说明提供了许多不同的实施例、或是例子，用来实施本发明的不同特征。以下特定例子所描述的元件和排列方式，仅用来精简的表达本发明，其仅作为例子，而并非用以限制本发明。

实施例1

由于风洞试验中对于精度的要求相对于常规试验更加严格，因此，现有水压的调节控制方法并不能满足试验需求，为进一步优化控制方法，研究人员对相关现象进行研究和比较，发现造成供水系统压力变化较大的原因是出现了管道释压现象，在喷雾组件610的水路出口开启前，供水系统中压力稳定，当水路出口开启后，由于多了出口，水喷出后，管道释压，导致水压变化较大，需要消耗一定时间调节水泵520或者调节阀710，将水压再次稳定于设定值，所以对水泵520或者调节阀710的控制要求较高；对比，本实施例提供了一种结冰风洞喷雾设备的供水压力控制方法，能够解决喷雾组件610的水路出口打开后，供水系统的压力变化较大的问题，从而缩短后续的调节时间，提高响应速度，优化供水压力的控制方法，结合图1和图2所示，具体的供水压力控制方法如下：

S1：连通第一回路，连通第二回路，并关闭喷雾组件610的水路出口，其中，第一回路包括第一管段100、第二管段200以及设置第二管段200上的喷雾组件610和压力感应装置620，压力感应装置620用于测量喷雾组件610的进水口供水压力，压力感应装置620一般为压力传感器，第二回路包括第一管段100、第三管段300以及设置在第三管段300上的调节阀710，第一回路的第一管段100和第二回路的第一管段100为同一管段，第一管段100上设置有水泵520和水箱510，第二管段200和第三管段300并联设置；第一回路中，喷雾组件610一般为喷雾耙，喷雾组件610包括进水口，回水口，水路出口以及气路出口，本实施例中，仅涉及喷雾组件610的水路，水箱510中的水经由水泵520流向喷雾组件610，此时喷雾组件610的水路出口关闭，水通过进水口流入喷雾组件610，然后通过回水口流出，再流回水箱510。

S2：计算喷雾组件610的喷嘴出口总面积S，确定供水系统的压力预设值P1，喷雾组件610包括多个喷嘴611，统计喷嘴611的数量以及规格，确定喷嘴611的出口面积，然后将会用到的喷嘴611的出口面积相加，得到最后的喷嘴出口总面积S；喷雾组件610会具有多个喷嘴611，根据试验条件的不同，选择不同的喷嘴611规格以及布局方式，在进行供水压力调节前，需要提前确认所用到的喷嘴611数量和规格，然后计算出喷嘴出口总面积S，该总面积指的是喷嘴611的水路出口的面积，不包括气路出口面积。

S3：确认喷雾组件的喷嘴出口总面积S后，根据S设置调节阀710的阀体开度F，使得A₁S≤F≤A₂S，其中，A₁为第一系数，A₂为第二系数，且A₁≤A₂，取值时，0.9≤A₁≤1.1，0.9≤A₂≤1.1，优选地，调节阀710的阀体开度F与喷嘴出口总面积S是相等设置的，当关闭调节阀710并开启喷雾组件610的水路出口时，即可使得喷雾组件610的水路出口替代调节阀710原有的阀体开度，从而避免出现管路释压现象，缩短响应时间，提高响应速度。

在实际操作中，步骤S1和S2、S1和S3的操作顺序不分先后顺序，操作人员可根据实际情况自行调整。

S4：启动水泵520，第一回路和第二回路中的水压开始升高，第一回路中水流经过喷雾组件610返回水箱510，第二回路中，水流经过调节阀710进入水箱510，第一回路中的水流量远大于第二回路中的水流量。

S5：调节水泵520转速，利用压力感应装置620获取第一回路水压P2，当A₃P1≤P2≤A₄P1时，启动喷雾组件610，并关闭调节阀710，其中，A₃为第三系数，A₄为第四系数，且A₃≤A₄，一般情况下，0.9≤A₃≤1.1，0.9≤A₄≤1.1，当P2处于合适的范围内时，即可启动喷雾组件610，启动喷雾组件610是指打开喷雾组件610的水路出口，优选情况下，P1=P2。

喷雾组件610的的水路出口开启后，调节阀710关闭后，水流只经过第一回路，大部分水流依旧是从喷雾组件610的进水口进入，回水口流出，然后返回水箱510之中，小部分水流经由喷雾组件610的水路出口流出，通过限制调节阀710的阀体开度F和喷雾组件610的喷雾出口总面积S的关系，当第一回路水压P2达到设定的水压范围时，启动喷雾组件610的同时关闭调节阀710，由喷雾组件610的水路出口来代替调节阀710之间的开度，从而避免出现管道释压现象，缩短水路压力的调节时间，提高响应速度。

步骤S5后，如果出现第一回路水压P2与预设的压力P1不相等的情况，则可以微调水泵520的转速，直至P1=P2，由于在步骤S5中，是当P2与P1差不多相等时才开启的喷雾组件610的水路出口，因此，后续两个压力值也不会相差太大，此时仅需微调水泵520转速即可，具体调节时，当P1>P2时，增加水泵520转速，当时，降低水泵520转速，步骤S5中，调节水泵520转速时，也照此调节。

为保证试验能够正常进行，在步骤S1之前，需要对供水回路中的水进行加热，加热之前，需要先连通第三回路，其中，第三回路包括第一管段100和第四管段400，第三回路的第一管段100和第一回路的第一管段100为同一管段，第四管段400与第三管段300并联设置，第一管段100或第四管段400上设有加热器810；启动水泵520和加热器810，当第三回路中的水温达到设定值后，关闭水泵520，并截断第三回路；在进行供水压力控制之前，首先对水路中的水进行加热处理，防止因试验时，结冰风洞内的环境温度过低导致水结冰，破坏喷雾组件610的器件以及喷嘴611。

对供水回路中的水进行加热完毕后，可直接进行后续的压力控制，直接截断第三回路，然后连通第一回路和第二回路，调整调节阀710的阀体开度，进行后续操作，在这个过程中，如果加热器810设置在第一管段100上，则加热器810可以一直开启，也可在水温达到设定值后关闭，在第三回路上设置温度感应装置，一般为温度传感器测量水温，然后在步骤S4中，启动水泵520之前或者之后，再次开启加热器810，维持水温，如果加热器810设置在第四管段400上，当第三回路中的水温达到设定值后，则截断第三回路的时，加热器810也需要关闭，本实施例中，加热器810位于第一管段100上，水泵520位于水箱510和加热器810之间。

本实施例提供的第一回路、第二回路以及第三回路的具体结构图如图1所示，第二管段200包括进水管道210和回水管道220，进水管道210一端与第一管段100靠近加热器810的一端连通，另一端与喷雾组件610的进水口连通，压力感应装置620安装在进水管道210上，回水管道220一端与喷雾组件610的回水口连通，另一端与第一管段100靠近水箱510的一端连通；第四管段400包括管道一410和管道二420，管道一410一端与第一管段100靠近加热器810的一端连通，另一端连通有三通阀910，管道二420一端与三通阀910连通，另一端与第一管段100靠近水箱510的一端连通；进水管道210沿加热器810到喷雾组件610的方向依次包括管道一410和管道三211，进水管道210的管道一410和第四管段400的管道一410为同一管道，管道三211连通三通阀910和喷雾组件610，通过改变三通阀910的开启方向，即可选择连通第一回路还是第三回路，避免在操作中遗忘关闭第三回路，导致第一回路和第三回路同时开启；第三管段300直接与第一管段100并联；在回水管道220上设置有截止阀630，当截止阀630开启时，回水管道220连通，通过控制截止阀630的开启和关闭，与三通阀910进行配合，控制第一回路的连通。

使用本实施例提供的供水压力控制方法，能够避免在开启喷雾组件610水路出口时造成的供水压力变化过大，从而缩短后续的压力调节响应时间，提高调节效率，水压的控制得以简化，水压的稳定时间缩短，对应的试验质量也提高了。

实施例2

本实施例提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器以及存储在存储器上的计算机程序，处理器执行计算机程序以实现实施例1提供的供水压力控制方法的步骤。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种结冰风洞喷雾设备的供水压力控制方法，其特征在于，

具体控制步骤如下：

S1：连通第一回路，连通第二回路，并关闭喷雾组件的水路出口，其中，所述第一回路包括第一管段、第二管段以及设置在所述第二管段上的喷雾组件和压力感应装置，所述压力感应装置用于测量所述喷雾组件的进水口供水压力，所述第二回路包括第一管段、第三管段以及设置在所述第三管段上的调节阀，所述第一回路的第一管段和所述第二回路的第一管段为同一管段，所述第一管段上设置有水泵和水箱，所述第二管段和所述第三管段并联设置；

S2：计算喷雾组件的喷嘴出口总面积S，确定供水系统的压力预设值P1；

S3：设置调节阀的阀体开度F，使得A₁S≤F≤A₂S，其中，A₁为第一系数，A₂为第二系数，且A₁≤A₂；

S4：启动水泵；

S5：调节水泵转速，利用压力感应装置获取第一回路水压P2，当A₃P1≤P2≤A₄P1时，启动喷雾组件，并关闭调节阀，其中，A₃为第三系数，A₄为第四系数，且A₃≤A₄。

2.根据权利要求1所述的一种结冰风洞喷雾设备的供水压力控制方法，其特征在于，步骤S5后，当P1>P2时，增加水泵转速，直至P1=P2，当时，减低水泵转速，直至P1=P2。

3.根据权利要求1所述的一种结冰风洞喷雾设备的供水压力控制方法，其特征在于，

步骤S3中，0.9≤A₁≤1.1，0.9≤A₂≤1.1；

步骤S5中，0.9≤A₃≤1.1，0.9≤A₄≤1.1。

4.根据权利要求1所述的一种结冰风洞喷雾设备的供水压力控制方法，其特征在于，所述步骤S2中，统计喷雾组件中的喷嘴数量，确定单个喷嘴的出口面积，将所有喷嘴的出口面积相加得到喷嘴出口总面积S。

5.根据权利要求1所述的一种结冰风洞喷雾设备的供水压力控制方法，其特征在于，

步骤S1之前，连通第三回路，其中，所述第三回路包括第一管段和第四管段，所述第三回路的第一管段和所述第一回路的第一管段为同一管段，所述第四管段与所述第三管段并联设置，所述第一管段或所述第四管段上设有加热器；启动水泵和加热器，当第三回路中的水温达到设定值后，关闭水泵，并截断第三回路。

6.根据权利要求5所述的一种结冰风洞喷雾设备的供水压力控制方法，其特征在于，

步骤S1之前，当第三回路中的水温达到设定值后，关闭加热器；

步骤S4中，启动水泵之前，开启加热器。

7.根据权利要求5所述的一种结冰风洞喷雾设备的供水压力控制方法，其特征在于，所述加热器位于所述第一管段上，所述水泵位于所述水箱和所述加热器之间。

8.根据权利要求7所述的一种结冰风洞喷雾设备的供水压力控制方法，其特征在于，

所述第二管段包括进水管道和回水管道，所述进水管道一端与所述第一管段靠近所述加热器的一端连通，另一端与所述喷雾组件的进水口连通，所述压力感应装置安装在所述进水管道上，所述回水管道一端与所述喷雾组件的回水口连通，另一端与所述第一管段靠近所述水箱的一端连通；

所述第四管段包括管道一和管道二，所述管道一一端与所述第一管段靠近所述加热器的一端连通，另一端连通有三通阀，所述管道二一端与所述三通阀连通，另一端与所述第一管段靠近所述水箱的一端连通；

所述进水管道沿所述加热器到所述喷雾组件的方向依次包括管道一和管道三，所述进水管道的管道一和所述第四管段的管道一为同一管道，所述管道三连通所述三通阀和所述喷雾组件。

9.根据权利要求8所述的一种结冰风洞喷雾设备的供水压力控制方法，其特征在于，所述回水管道上设置有截止阀，当所述截止阀开启时，所述回水管道连通。

10.一种计算机设备，其特征在于，包括存储器、处理器以及存储在存储器上的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序以实现权利要求1所述方法的步骤。

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