[發(fā)明專利]一種維持低壓低氧動物模型艙內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定性的控制系統(tǒng)

有效

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• 申請日: 2021-12-13
• 公開（公告）號: CN113917964B
• 公開（公告）日: 2022-03-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張鵬;王建垚;張金霞
• 申請（專利權(quán)）人: 仙人長（天津）醫(yī)療科技有限公司
• 主分類號: G05D27/02
• 分類號: G05D27/02
• 代理公司: 天津企興智財知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 12226
• 代理人: 陳雅潔

1.一種維持低壓低氧動物模型艙內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定性的控制系統(tǒng)，其特征在于：包括實驗艙、進艙氣體控制單元、艙內(nèi)氧氣控制單元、艙內(nèi)環(huán)境采集單元、進艙氣體內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定單元、管路降噪單元、中央控制系統(tǒng)；

實驗艙包括空心圓柱體的可視觀察管和金屬封頭，金屬封頭設(shè)置在空心圓柱體的可視觀察管兩側(cè)的開口部位，空心圓柱體的可視觀察管的內(nèi)腔為實驗區(qū)；

進艙氣體控制單元用于控制進艙氣體的濕度和溫度；

艙內(nèi)氧氣控制單元用于控制艙內(nèi)的氧氣含量；

艙內(nèi)環(huán)境采集單元連接傳感器，用于采集艙內(nèi)的環(huán)境信息；

進艙氣體內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定單元用于保持進艙氣流的穩(wěn)定性與艙內(nèi)氣體的均質(zhì)性；

管路降噪單元用于降低實驗艙內(nèi)的噪音；

中央控制系統(tǒng)用于接收艙內(nèi)環(huán)境采集單元傳入信號，還用于控制進艙氣體控制單元、艙內(nèi)氧氣控制單元；

所述進艙氣體內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定單元包括雙泵抽真空系統(tǒng)與雙氣路循環(huán)系統(tǒng)；所述雙泵抽真空系統(tǒng)與中央控制系統(tǒng)連接，通過兩個真空泵對實驗艙進行抽真空操作，雙泵抽真空系統(tǒng)包括第一真空泵和第二真空泵；

第一真空泵通過第一管路與實驗艙連接，第一管路上還設(shè)置有第一電流比例閥；

第二真空泵通過第二管路與實驗艙連接，第二管路上還設(shè)置有第二電流比例閥，第二電流比例閥與第二真空泵之間還設(shè)置有減壓附屬艙，所述減壓附屬艙內(nèi)設(shè)置有壓力傳感器。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種維持低壓低氧動物模型艙內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定性的控制系統(tǒng)，其特征在于：管路降噪單元為單體管狀結(jié)構(gòu)，其內(nèi)填充有降噪材料；

所述管路降噪單元包括進氣端，前段與銅制氣路管道相連，直徑與氣路管道相等，后端逐漸增寬；所述降噪材料緊密填充與中間部分管道；所述降噪材料中預(yù)留4個通氣管路，4個通氣管路的橫截面積與氣路管路橫截面積相等；還包括出氣端，直徑縮小后端重新與銅制氣路管道相連。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種維持低壓低氧動物模型艙內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定性的控制系統(tǒng)，其特征在于：艙內(nèi)氧氣控制單元與中央控制系統(tǒng)連接，包括氧氣氣源、氮氣氣源、兩個電磁比例閥和供氣管路；

中央控制系統(tǒng)通過實驗艙內(nèi)氧傳感器實測氧含量數(shù)據(jù)，與預(yù)設(shè)的相應(yīng)海拔高度對應(yīng)實驗艙的氧含量的預(yù)設(shè)值比較，對艙內(nèi)的氧氣含量進行調(diào)節(jié)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種維持低壓低氧動物模型艙內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定性的控制系統(tǒng)，其特征在于：進艙氣體控制單元與中央控制系統(tǒng)連接，包括溫度預(yù)處理模塊和濕度預(yù)處理模塊，溫度預(yù)處理模塊連接制冷制熱組件，濕度預(yù)處理模塊包括加濕干燥組件。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種維持低壓低氧動物模型艙內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定性的控制系統(tǒng)，其特征在于：艙內(nèi)環(huán)境采集單元與中央控制系統(tǒng)連接，艙內(nèi)環(huán)境采集單元包括溫濕度傳感器、壓力傳感器、氧傳感器。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種維持低壓低氧動物模型艙內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定性的控制系統(tǒng)，其特征在于：還包括雙氣路循環(huán)系統(tǒng)，雙氣路循環(huán)系統(tǒng)包括進氣部和出氣部，進氣部一端與實驗艙連接，另一端與進艙氣體控制單元、艙內(nèi)氧氣控制單元連接；

出氣部一端與實驗艙連接，另一端與雙泵抽真空系統(tǒng)連接；

模型艙兩側(cè)分別設(shè)置進出氣管路，每側(cè)進出氣管路分別對應(yīng)2個管路開口，即每側(cè)2個進氣管路開口、2個出氣管路開口，每側(cè)合計有4個管路開口，兩端合計共8個管路開口。

7.雙泵抽真空系統(tǒng)控制方法，用于控制權(quán)利要求1所述的雙泵抽真空系統(tǒng)，其特征在于，包括以下步驟：

A1、打開第一電流比例閥，關(guān)閉第二電流比例閥，通過第一真空泵抽氣，通過壓力傳感器實時采集實驗艙內(nèi)的壓力；

A2、當實驗艙內(nèi)壓力達到預(yù)設(shè)值時，開啟第二真空泵，通過第二真空泵對減壓艙進行抽真空處理，直至減壓艙內(nèi)的壓力與實驗艙內(nèi)的壓力一致；

A3、打開第二電流比例閥，關(guān)閉第一電流比例閥和第一真空泵，通過第二真空泵抽氣。

8.一種艙內(nèi)氣流仿真模型及計算優(yōu)化方法，用于對權(quán)利要求1所述的實驗艙內(nèi)的氣流進行模擬仿真，其特征在于，包括以下步驟：

B1、采用三維建模軟件對實驗艙進行了幾何建模；

B2、對幾何建模后的實驗艙進行結(jié)構(gòu)網(wǎng)格劃分，并劃分了精細的附面層網(wǎng)格；

B3、采用雷諾平均N-S方程，結(jié)合一方程S-A湍流模型，空間離散采用AUSM+格式，時間離散采用LU-SGS隱士因式分解對艙內(nèi)流場進行求解。