[發明專利]一種適用于高超聲速風洞的調節閥開度多階梯預置方法

在審

• 申請號: 202011556963.1
• 申請日: 2020-12-25
• 公開（公告）號: CN112747887A
• 公開（公告）日: 2021-05-04
• 發明（設計）人: 馬曉宇;王南天;朱超;曾令國;部紹清;于子泉;吳斌;唐紹杰;邢彥昌;張林;唐德陽;蹇銳
• 申請（專利權）人: 中國空氣動力研究與發展中心超高速空氣動力研究所
• 主分類號: G01M9/02
• 分類號: G01M9/02;G01M9/04
• 代理公司: 北京中濟緯天專利代理有限公司 11429
• 代理人: 王丹

本發明公開了一種適用于高超聲速風洞的調節閥開度多階梯預置方法。該多階梯預置方法在高超聲速風洞啟動過程中，調節閥一般預置2～3個開度階梯，其中第一個階梯的預置開度明顯大于當前條件下的預估開度，能夠加速管路充填；其后階梯的預置開度減小，等于或略低于預估開度，能夠減緩充填速度，防止總壓出現過沖。在經歷完所有的階梯后，總壓平穩趨近目標值，控制程序再轉入實時反饋調節過程，精確控制總壓在目標值附近。該多階梯預置方法，對于大口徑、或者因工藝要求管道長、內部容腔大而導致充填緩慢的高超聲速風洞，能夠加速完成充填建壓過程，并可有效防止或減小總壓過沖，進而延長高超聲速風洞的有效試驗時間，同時確保設備安全。

技術領域

本發明屬于高超聲速風洞試驗技術領域，具體涉及一種適用于高超聲速風洞的調節閥開度多階梯預置方法。

背景技術

總壓是高超聲速風洞試驗中最重要的控制參數之一，目標值一般在零點幾兆帕到十幾兆帕之間，控制精度要求優于1％。高超聲速風洞啟動時，快開截止閥首先迅速開啟，同時氣源儲罐的高壓空氣向下游流過調節閥及其后面的工藝管道，再經過噴管，在噴管出口建立流場，開展試驗。受高超聲速風洞設備現場布局和氣動設計的制約，從調節閥到噴管喉道之間的工藝管路中具有較大的空腔容積，高超聲速風洞啟動后，需先完成此段管路的非定常充填過程，然后才能建壓。相應地，高超聲速風洞總壓快速增大，然后漸趨穩定，這之后才能獲得有效的試驗數據。

對于高超聲速風洞，有限的氣源供應限制了試驗時間通常為十幾秒到幾十秒，為保證在有效的試驗時間內獲得更多的數據，要求高超聲速風洞啟動后，總壓能在短時間(一般不超過3～5秒)內接近目標值，且無明顯過沖，進而防止因氣流沖擊造成測試設備的損害，然后平穩地控制在目標值附近。在高超聲速風洞啟動后，如果過早地開始反饋調節，此時的總壓偏差會非常大，控制算法會大幅增加調節閥開度，從而使總壓出現過沖，其后回調，繼而產生振蕩，使得總壓穩定的時間延長；如果太晚進行反饋調節，總壓精確調節到目標值時間會相應延后。

因此，對于高超聲速風洞，尤其是大口徑的高超聲速風洞，啟動過程中采用一種合理的調節閥開度預置方法，有效縮短工藝管道充填建壓的過程，同時防止或減小總壓過沖和振蕩，對于保證有效試驗時間和設備安全都是十分有意義的。

當前，亟需發展一種適用于高超聲速風洞的調節閥開度多階梯預置方法，以有效縮短高超聲速風洞工藝管道的充填建壓過程。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種適用于高超聲速風洞的調節閥開度多階梯預置方法。

本發明的適用于高超聲速風洞的調節閥開度多階梯預置方法，其特點是，所述的多階梯預置方法應用于安裝有調節閥、快開截止閥和總壓變送器的高超聲速風洞，所述的多階梯預置方法包括以下步驟：

a.根據當前試驗狀態和歷史數據，估算調節閥閥后壓力；

b.根據調節閥的生產廠家給出的經驗公式，用氣源壓力和閥后壓力計算出調節閥對應的開度，作為預估開度；

c.操作員設置調節閥的各個階梯的預置時長、預置開度以及相關的控制參數；

d.操作員手動操作調節閥至第一個階梯的預置開度；

e.進行高超聲速風洞試驗，控制程序開啟快開截止閥，高超聲速風洞啟動運行，計時開始；

f.控制程序根據步驟c的設定，在每個階梯的預置時長內，控制調節閥動作到對應的預置開度，直到經歷完所有的階梯；

g.控制程序根據設置的控制參數和測得的總壓進行實時反饋調節環節，直到高超聲速風洞試驗結束。

進一步地，第一個階梯的預置開度為預估開度的105％～150％，其余階梯的預置開度為預估開度的80％～100％。

進一步地，所述的步驟g根據高超聲速風洞的調壓管路上的總壓變送器測得的總壓控制調節閥的開度。