[发明专利]一种适用于高超声速风洞的调节阀开度多阶梯预置方法

说明书

本发明公开了一种适用于高超声速风洞的调节阀开度多阶梯预置方法。该多阶梯预置方法在高超声速风洞启动过程中，调节阀一般预置2～3个开度阶梯，其中第一个阶梯的预置开度明显大于当前条件下的预估开度，能够加速管路充填；其后阶梯的预置开度减小，等于或略低于预估开度，能够减缓充填速度，防止总压出现过冲。在经历完所有的阶梯后，总压平稳趋近目标值，控制程序再转入实时反馈调节过程，精确控制总压在目标值附近。该多阶梯预置方法，对于大口径、或者因工艺要求管道长、内部容腔大而导致充填缓慢的高超声速风洞，能够加速完成充填建压过程，并可有效防止或减小总压过冲，进而延长高超声速风洞的有效试验时间，同时确保设备安全。

技术领域

本发明属于高超声速风洞试验技术领域，具体涉及一种适用于高超声速风洞的调节阀开度多阶梯预置方法。

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，启动过程中采用一种合理的调节阀开度预置方法，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，亟需发展一种适用于高超声速风洞的调节阀开度多阶梯预置方法，以有效缩短高超声速风洞工艺管道的充填建压过程。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种适用于高超声速风洞的调节阀开度多阶梯预置方法。

本发明的适用于高超声速风洞的调节阀开度多阶梯预置方法，其特点是，所述的多阶梯预置方法应用于安装有调节阀、快开截止阀和总压变送器的高超声速风洞，所述的多阶梯预置方法包括以下步骤：

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，作为预估开度；

c.操作员设置调节阀的各个阶梯的预置时长、预置开度以及相关的控制参数；

d.操作员手动操作调节阀至第一个阶梯的预置开度；

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.控制程序根据步骤c的设定，在每个阶梯的预置时长内，控制调节阀动作到对应的预置开度，直到经历完所有的阶梯；

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

进一步地，第一个阶梯的预置开度为预估开度的105％～150％，其余阶梯的预置开度为预估开度的80％～100％。

进一步地，所述的步骤g根据高超声速风洞的调压管路上的总压变送器测得的总压控制调节阀的开度。