超声速风洞的启动特性与流路形状的影响

为改善超声速风洞的启动特性,研究了风洞下游形状对风洞起动特性的影响。以1 m×1 m超声速风洞为例,利用数值计算和试验进行了探讨,提出并验证了满足性能要求的高效风洞扩散段设计方案。介绍了风洞结构、数值分析与试验方法及其结果等。     

超声速风洞的启动特性与流路形状酌影响

为改善超声速风洞的启动特性,研究了风洞下游形状对风洞起动特性的影响。以1m×1m超声速风洞为例,利用数值计算和试验进行了探讨,提出并验证了满足性能要求的高效风洞扩散段设计方案。介绍了风洞结构、数值分析与试验方法及其结果等。     

基于分布式测控技术的风洞运行状态监测系统

针对传统的测控系统已不能满足应用需求的问题,提出一种通过网络把独立功能的测控单元连接起来的分布式测控系统。从硬件和软件2方面对该系统进行设计,将现场总线、网络技术与分布式计算技术/中间件技术相结合,完成对各种现场设备的状态监测,从而实现分布式数据采集,集中化分析管理和资源共享。目前该技术已经在气动中心高速所的生产型暂冲式跨超声速风洞中进行应用,实现了对风洞各部段关键设备状态数据的实时监测记录,及时发现异常情况并产生告警,增强了风洞试验运行系统的安全性和可靠性。     

串联式超声速环形引射器的设计与分析

为了满足高超声速风洞建设的需要,开展了串联式超声速环形引射器系统的状态模拟及方案论证。结合已有的风洞尺寸,采用一维处理方法,针对试验马赫数4、6、8,对Φ2m高超声速风洞两级串联式超声速环形引射器进行方案设计,得到各级质量流量、前室总压和临界截面马赫数等参数。结果表明:Φ2m高超声速风洞采用串联式超声速环形引射器方案能保证风洞的正常运行,但气源系统和场地要求苛刻,风洞运行成本偏高。     

超声速风洞试验模型启动载荷抑制技术

为解决超声速风洞启动/关车时,启动载荷过大易损坏天平和模型的问题,设计一种平板装置抑制启动载荷方法.详细阐述试验装置的结构和流程,用飞行器模型进行抑制效果试验研究,并分别比较模型受到启动载荷随轴向位置、法向位置和M的变化.研究结果表明:该装置在减小马赫数2.0～4.0时模型的启动载荷和抖动幅度,对升力、俯仰力矩、阻力的抑制效果较明显.     

某超声速风洞测控系统

针对大型暂冲型超声速风洞的特点,设计某超声速风洞测控系统。介绍该系统的总体设计、各子系统关键技术,如总压串级控制、迎角机构冗余控制、OPC等技术的应用和相关技术指标,分析风洞运行的控制方式,给出第一期流场调试和标模试验结果。试验结果表明:该系统能实现控制节点分散,指挥调度集中、信号测量采集精准的设计要求,具有较高的自动化程度和拓展能力,利于国内自主开发。     

冗余技术在某风洞迎角机构控制中的应用

在超声速风洞中,迎角机构必须回到模型零位后才能关车,否则容易造成模型及天平损坏。为提高系统可靠性,保证风洞试验安全,设计了双HNC100控制器的迎角系统冗余控制结构,着重介绍了硬件电路设计以及软件设计方法和要点,对冗余系统做了可靠性分析,并给出了迎角阶梯控制曲线和发生故障时副HNC100控制紧急回零的曲线。实际应用结果表明:该系统控制准确、快递,能大大提高风洞运行的安全性和可靠性,达到了系统预期设计效果。     

2.4 m跨声速风洞低超声速流场调试试验研究

为进一步拓展风洞试验马赫数范围,在2.4 m跨声速风洞开展了低超声速流场性能调试研究,主要内容为声速喷管和孔壁试验段的最高马赫数调试,以及马赫数1.4喷管和孔壁试验段的马赫数1.4流场调试,研究风洞运行控制参数和孔壁试验段结构参数对流场品质的影响。结果表明,通过优化控制参数和调整结构参数,在2.4 m跨声速风洞孔壁试验段中成功建立了低超声速流场,可投入型号应用。     

关于超声速气流中喷嘴逆向喷射降低气动热问题的研究

描述了对超声速气流逆向喷射降低气动加热问题开展的实验研究,实验是在普通的下吹式风洞中进行的,在Ma=4的超声速自由来流中,安装一个半球面模型,模型顶部通过声速喷管喷射冷气流,可以观察到表面热气流分布有明显减少,这表明逆向喷射是一种十分有效的减少钝体头部气动加热的方法。同时,也研究了总压比(相对于自由来流)对气动加热的影响。     

2.4m跨声速风洞全模颤振变速压的控制策略

基于运动规律法的变速压智能控制策略,结合2.4m暂冲式跨声速风洞的特点进行设计.其采用的模糊算法将控制过程分为多个调节段,各段根据误差和误差变化率智能选择调节参数.当误差变化到一定范围内则采用神经元PID控制器对总压的精确调节.稳态控制器则采用单神经元PID控制器,保证在设定值附近具有良好的调节效果.应用结果表明,该策略满足全模颤振试验的特殊要求,取得了流场调节过程快速、准确、可靠的试验效果.     

基于 EtherCAT 的柔壁喷管型面监测系统

为提升风洞柔壁喷管型面监测系统运行的安全性,设计一套柔壁喷管型面监测系统.结合柔壁喷管的实际特点,利用旋转编码器和行程开关实现柔壁型面位置监测,运用油压和直线位移传感器实现液压运行过程监测,搭建基于EtherCAT技术的环网,通过总线技术实现分布式采集和集中式数据处理,给出人机监测画面和实用的故障诊断方法.运行结果表明:该系统能实时有效监测柔壁喷管型面,提升柔壁喷管使用过程中的安全性.     

大型超声速风洞正激波位置实时监测系统研制

针对超声速风洞在试验过程中正激波可能回退到试验段,对试验安全和试验数据质量造成重大影响的问题,研制了一套正激波位置实时监测系统.设计了基于以太网的数据采集系统,介绍了软件功能和特点,并给出了风洞试验结果.试验结果表明:该系统运行稳定、可靠,为保证试验安全和数据质量提供了一种新的监测手段,同时对优化风洞运行参数以及确定各马赫数堵塞度要求等方面都有重要作用.     

连续式跨声速风洞动力系统运行安全研究

为提高连续式跨声速风洞动力系统的运行安全性,结合0.6 m×0.6 m连续式跨声速风洞的建设、调试和运行实践,分析风洞闭口回流布局对气流温升和管网阻力的影响,研究轴流压缩机在风洞应用中的轴系、运行工况和马赫数控制的安全特性,对关键性能进行了测试研究。研究结果表明：换热器性能满足压缩机运行和风洞总温需求;得到了压缩机轴系运行参数报警阈值和防喘振曲线设置的依据,测试出了扭转振动临界转速。压缩机防喘振曲线统一采用100 kPa总压下的流量和压力比,风洞马赫数可采用压缩机转速和中心体位置闭环组合控制。     

2 m 量级高速风洞测量系统常见故障及分析

为助力解决风洞试验中的疑难问题,对风洞试验中测量系统常见故障整理汇总进行分析。通过对2 m 量 级高速风洞试验中记录的常见故障汇总分析,整理出故障类型及其处理方式,使风洞试验中出现故障时能快速通过 该分析报告找到问题所在并解决故障。在2 m 量级高速风洞试验中的应用表明：该方法能实现常见故障出现后快速 查找问题关键的可行性,为风洞试验安全及试验效率提供有力支撑。     

某跨超声速风洞测量系统

为了提高风洞试验中数据采集的同步性和精准度,针对跨超声速风洞的特点,设计某跨超声速风洞测量系统。介绍风洞测量系统的总体设计,详细阐述了连续与阶梯同步采集、反射内存、NI-PSP技术协议等新技术新方法。给出第1期标模试验,结果表明：该系统运行稳定可靠,具有数据采集精准度高,采集频率高,保存数据完整,数据通信可靠性高和传输时延短等特点,具有较高的自动化程度和拓展能力,并利于国内自主开发。     

The Application of Compulational Fluid Dynamics to Design of Vehicle Cooling Wind Tunnel

A computational fluid dynamics （CFD） calculation model for the airflow and heat transfer in an armored vehicle cooling wind tunnel is established. A practical method to determine computation region outside power train compartment, produce grid and ensure grid quality is put forward. A commercial software FLUENT can be used to obtain solutions numerically in 3-D space. Precision of CFD calculation results is verified. The CFD model is used in designing a vehicle cooling wind tunnel, and air flow resistance of fan blast baffle is calculated. The calculated results show feasibility of the CFD rnodel and the method.     

1.8 m×1.4 m 低速风洞模型支撑系统研制

1.8 m×1.4 m低速风洞是中国空气动力研究与发展中心新建的一座连续式单回流风洞.针对该风洞试验段尺寸小且主要用于基础问题研究的特点,为增强对模型支撑方式及模型姿态变化定位的适应性,减小对洞体的干涉和对流场的影响,该风洞模型支撑系统迎角机构采用双圆弧导轨导向+弧形齿轮副驱动,迎角连续变化幅度±30°;侧滑角机构采用地面转盘形式,侧滑角变化范围±360°;控制系统软、硬件给出了具体实施方法.分析标模试验结果表明:该系统结构简单紧凑,刚度大,运行灵活,模型姿态变化定位精确,可以更好地满足常规试验对尾撑、腹撑等姿态变化的需要.     

0.6 m 连续式跨声速风洞轴流压缩机联锁监控系统

针对上位机HMI在监控0.6 m连续式跨声速风洞轴流压缩机时存在的不足,设计一套逻辑合理、运行可靠的联锁监控系统。结合0.6 m连续式风洞轴流压缩机的型式特点和安全特性,对启机条件联锁、运行工况监测、过程安全控制、紧急停机联锁和风洞联锁通信进行了程序设计和HMI组态,建立了一套安全监测与联锁控制系统。调试结果表明：该系统安全监测显示准确,联锁控制动作可靠,有效解决了完全依靠人工监控存在的信号遗漏问题,成功化解了轴流压缩机运行过程中出现的异常工况,达到了设计目的。     

一种异形的五自由度操作机设计

针对一些大型模型的风洞试验需求,在特定风洞环境中设计五自由度操作机,用于支撑试验模型开展风 洞试验。通过分析模型的重力及气动载荷、操作机的安装及使用空间、指标要求,采用串并联结构形式,实现特定 风洞环境中的五自由度操作机设计。有限元分析结果表明：该操作机满足刚度、强度指标,精度和行程满足要求, 能实现一类模型的风洞试验需求,具有重要价值。