[发明专利]可自动提前中止的高超声速风洞调节阀开度预置方法

说明书

本发明公开了可自动提前中止的高超声速风洞调节阀开度预置方法。该方法在风洞启动前，将调节阀动作到预置开度；在风洞启动后，先保持调节阀的预置开度，经过“最短预置时间”以后，开始实时检测并计算总压测量值与目标值的偏差以及增速，在风洞运行时间小于“最长预置时间”内，若检测到总压接近目标值或者总压增速过低，则判定调节阀到喷管喉道之间的管路充填建压基本完成，可自动提前中止调节阀开度预置，转入实时反馈调节过程。该方法可弥补因估算不准导致预置时间过长或过短的问题，达到延长有效试验时间、防止压力过冲，改善调节质量的目的；并且对试验前的估算有更大的宽容度，降低了对试验人员经验的依赖。

技术领域

本方法属于高超声速风洞试验技术领域，具体涉及一种可自动提前中止的高超声速风洞调节阀开度预置方法。

背景技术

总压是高超声速风洞试验中最重要的控制参数之一，目标值一般在零点几兆帕到十几兆帕之间，控制精度要求优于1％。高超声速风洞启动时，快开截止阀首先迅速开启，同时气源储罐的高压空气向下游流过调节阀及其后面的工艺管道，再经过喷管，在喷管出口建立流场，开展试验。受高超声速风洞设备现场布局和气动设计的制约，从调节阀到喷管喉道之间的工艺管路中具有较大的空腔容积，高超声速风洞启动后，需先完成此段管路的非定常充填过程，然后才能建压。相应地，高超声速风洞总压快速增大，然后渐趋稳定，这之后才能获得有效的试验数据。

对于高超声速风洞，有限的气源供应限制了试验时间通常为十几秒到几十秒，为保证在有效的试验时间内获得更多的数据，要求高超声速风洞启动后，总压能在短时间(一般不超过3～5秒)内接近目标值，且无明显过冲，进而可防止因气流冲击造成测试设备的损害，然后平稳地控制在目标值附近。在高超声速风洞启动后，如果过早地开始反馈调节，此时的总压偏差会非常大，控制算法会大幅增加调节阀开度，从而使总压出现过冲，其后回调，继而产生振荡，使得总压稳定的时间延长；如果太晚进行反馈调节，总压精确调节到目标值时间会相应延后。

因此，对于高超声速风洞，尤其是大口径的高超声速风洞，在启动过程中采用一种合理的调节阀开度预置方法，根据工艺管路的建压情况，择机提前中止调节阀的预置过程，有效缩短工艺管道充填建压的过程，同时防止或减小总压过冲和振荡，对于保证有效试验时间和设备安全都是十分有意义的。

当前，亟需发展一种可自动提前中止的高超声速风洞调节阀开度预置方法，从而弥补因估算不准导致预置时间过长或过短的问题，达到延长有效试验时间、防止压力过冲，改善调节质量的目的。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种可自动提前中止的高超声速风洞调节阀开度预置方法。

本发明的可自动提前中止的高超声速风洞调节阀开度预置方法，其特点是，所述的方法应用于安装有调节阀和快开截止阀的高超声速风洞，所述的方法包括以下步骤：

a.根据当前试验状态和历史数据，估算调节阀的阀后压力；

b.根据调节阀的生产厂家给出的经验公式，用气源压力和阀后压力计算出调节阀对应的开度，作为初始预置开度；

c.操作员设置调节阀的“最短预置时间”、“最长预置时间”、“预置段总压上限”、“预置段总压增速下限”以及相关的控制参数；

d.操作员手动操作调节阀至初始预置开度，对调节阀进行预置；

e.进行高超声速风洞试验，控制程序开启快开截止阀，高超声速风洞启动运行，计时开始；

f.控制程序周期检测、计算并判断调节阀是否按设置条件提前中止预置；

g.控制程序根据设置的控制参数和测得的总压进行反馈调节环节，直到高超声速风洞试验结束。

进一步地，所述的调节阀的“预置段总压上限”的总压阈值为0.9倍目标值。

进一步地，所述的调节阀的“预置段总压增速下限”为0.1倍目标值每秒。