一种车辆环境模拟风洞能源监测与分配系统及其试验方法技术方案

本发明专利技术公开一种车辆环境模拟风洞能源监测与分配系统及其试验方法，属于风洞试验技术领域，解决了现有的试验系统能源使用及分配效率低的问题。包括制冷机组、加湿锅炉、除湿机组、楔形流量计、涡街流量计、热式质量流量计、温度变送器、换热器、主风机、能源服务器和本地控制计算机，在环境舱制冷供液管道入口布置楔形流量计和温度变送器，回液管道布置温度变送器，实时测量载冷剂的流量和温度数据；本地控制计算机在有车辆试验时为加湿量和补气量提供特性数据；能源服务器对制冷机组、加湿锅炉、除湿机组通讯控制。在试验过程中，本发明专利技术准确测量车辆消耗的热负荷、加湿量和补气量，获得不同环境状态的车辆性能数据，提高能源使用效率。率。率。

【技术实现步骤摘要】
一种车辆环境模拟风洞能源监测与分配系统及其试验方法


[0001]本专利技术属于风洞试验
，具体涉及到一种车辆环境模拟风洞能源监测与分配系统及其试验方法。

技术介绍

[0002]车辆环境模拟风洞用于实现不同类型车辆的环境模拟，通过配置某种类型的环境舱，用于实现海拔高度、高低温度、高低湿度、砂尘、日光、降雨降雪、积冰冻雨等环境条件的模拟，以测试车辆按照相关的实验室环境试验标准开展性能试验，满足相应工况下的测试标准要求。
[0003]对于大型综合环境模拟试验设施，环境舱不同使用终端通常使用一套共用的能源供应设施，而环境舱本身的阀门、风机等设备由本地控制系统控制。在使用公共能源时，需要进行协调匹配处理，以便最优化和高效率地使用能源。尤其在车辆变化、试验类型复杂时，需要独立的能源监测和分配系统进行监测和处理，避免使用终端过度占用、无序控制。
[0004]现有的环境舱能源使用和开展试验时存在以下问题：1.车辆类型经常发生变化，包括可能为轮式装甲车辆、履带式装甲车辆、小轿车、越野车、大型客车、运输车等，车体的重量、发动机功率、发动机排量本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种车辆环境模拟风洞能源监测与分配系统，包括制冷机组、加湿锅炉、除湿机组、楔形流量计、涡街流量计、热式质量流量计、两组铠装探头一体化温度变送器、换热器、主风机、能源服务器和本地控制计算机，采用的风洞为立式风洞，风洞内的第四拐角出口与第一拐角入口之间设置为试验区，车辆在所述的试验区内试验，其特征在于：所述的风洞内的第二拐角出口附近布置有主风机，所述的主风机出风口之后布置有换热器，并位于风洞内的第三拐角入口前端；所述的制冷机组的输出口连接有供液管路，所述的供液管路上依次串联有楔形流量计和供液电磁流量开关阀，供液电磁流量开关阀与换热器的输入口连接；所述的换热器的输出口连接有回液管路，所述的回液管路串联有回液电磁流量开关阀与所述的制冷机组的输入口连接，在所述的楔形流量计与供液电磁流量开关阀之间的供液管路及回液电磁流量开关阀与制冷机组的输入口的回液管路之间并联有旁路连通管路，并且旁路连通管路上串联有旁路流量电磁阀；位于所述的楔形流量计和供液电磁流量开关阀之间的供液管路上并联有第一铠装探头一体化温度变送器，并位于旁路连通管路之前；位于所述的回液电磁流量开关阀和制冷机组的输入口之间的回液管路上并联有第二铠装探头一体化温度变送器，并位于旁路连通管路之后；所述的加湿锅炉的输出口通过管路接至风洞洞体加湿入口，在此管路上依次串联有加湿流量电磁调节阀和涡街流量计至风洞加湿入口；所述的除湿机组的输出口通过管路接至风洞洞体补气入口，在此管路上依次串联有补气流量电磁调节阀和热式质量流量计至风洞补气入口前端；所述的能源服务器通过光纤网络与本地控制计算机通讯，能源服务器通过传感器信号通路分别接收楔形流量计、涡街流量计、热式质量流量计、第一铠装探头一体化温度变送器和第二铠装探头一体化温度变送器的监测信号；所述的本地控制计算机通过以太网络分别控制加湿流量电磁调节阀、补气流量电磁调节阀、旁路流量电磁阀、供液电磁流量开关阀、回液电磁流量开关阀；所述的本地控制计算机在空风洞时通过实时测量楔形流量计、两组铠装探头一体化温度变送器的数据，得到实时的载冷剂的流量和温度数据，进而得到风洞内各机组能源实时的热负荷特性数据，在有车辆试验时，去掉空风洞热负荷特性数据获得车辆的热负荷特性数据；试验前，本地控制计算机根据车辆信息和试验类型向能源服务器发送能源申请，车辆信息包括：车体重量、发动机功率、发动机排量，试验类型包括：温度和湿度，所述的能源服务器通过光纤网络分别控制制冷机组、加湿锅炉和除湿机组，能源服务器评估制冷机组、加湿锅炉、除湿机组输出能力是否够用，给出是否允许运行指令；运行时，本地控制计算机开启主风机，适当转速运行，能源服务器开启制冷机组，设置为试验需求的出液温度，同时，本地控制计算机打开供液电磁流量开关阀和回液电磁流量开关阀，完全关闭旁路流量电磁阀，使试验区温度快速下降，直至设置温度，当车辆的发动机有点火、怠速和加速状态变化时，系统PID调节旁路流量电磁阀，确保试验区温度稳定，能源服务器始终监测进液管流量、温度和回液管温度；能源服务器开启加湿锅炉，设置为试验需求的加湿量状态，本地控制计算机完全打开加湿流量电磁调节阀，使试验区快速加湿，直至设置湿度，能源服务器始终监测加湿流量，
当车辆的发动机有点火、怠速和加速状态变化时，系统PI调节加湿流量电磁调节阀，从而进行温度调节；能源服务器开启除湿机组，本地控制计算机打开补气流量电磁调节阀，能源服务器始终监测补气流量；除湿机组供应量等于试验区需求补气量，管道系统为恒流量运行，当车辆的发动机有点火、怠速和加速状态变化时，同时监测温度变化是否引起了试验区压力降低，系统PI调节补气流量电磁调节阀，从而进行气压调节；当车辆发动机点火怠速运行时，车辆消耗风洞内空气，试验区尾气排放系统工作，本地控制计算机调小旁路流量电磁阀开度，加大换热器内流量，确保车辆发动机瞬态热负荷温升抵消，加大加湿流量电磁调节阀的开度，加大通入加湿蒸汽，调大补气流量电磁调节阀的开度，加大通入洁净空气，直至风洞内温度、湿度稳定在设定值，车辆怠速平稳运行；能源服务器实时监测制冷管路流量、进回液温度、加湿流量、补气流量，计算车辆实时消耗的热负荷，得出车辆不同运行状态下的消耗特性，同时存储车辆能耗数据，作为以后同类型车辆是否允许试验的评估依据。2.根据权利要求1所述的一种车辆环境模拟风洞能源监测与分配系统，其特征在于：系统PID调节旁路流量电磁阀的计算模型如下：F
n
＝F
n
‑1+K
p
×
(T
n
‑
T
n
‑1)+Ki
×
T
n
‑1+K
d
×
(T
n
‑
2T
n
‑1+ T
n
‑2)其中，F
n 和F
n
‑1分别为本次和上一次系统运行时，旁路流量电磁阀开度控制的PID运算结果，K
p
为比例系数，T
n
为当前温度与所需达到试验目标温度的差值，T
n
‑1为前一次系统运行的温度差值，T
n
‑2为前两次系统运行时的温度差值，积分系数K
i
=K
p
×
T
÷
T
i
，微分系数K
d
=K
p
×
T
d
÷
T，T为采样周期取固定值0.1s，T
i
为积分时间，T
d
为微分时间；0.2≤Kp≤0.6, 180≤Ti≤1200, 3≤Td≤180。3.根据权利要求1所述的一种车辆环境模拟风洞能源监测与分配系统，其特征在于：系统PI调节加湿流量电磁调节阀的计算模型如下：F
n
’
＝F
n
‑1’
+K
p
×
(H
n
‑
H
n
‑1)+K
i
×
H
n
其中，F
n
’ꢀ
和F
n
‑1’
分别为本次和上一次系统运行时，加湿流量电磁调节阀开度控制的PI运算结果，H
n
为当前湿度与所需达到试验目标湿度的差值，H
n
‑1为前一次系统运行的湿度差值,K
p
为比例系数,积分系数K
i
=K
p
×
T
÷
T
i
，T为采样周期取固定值0.1s，T
i
为积分时间，0.2≤K
p
≤0.8, 60≤T
i
≤300。4.根据权利要求1所述的一种车辆环境模拟风洞能源监测与分配系统，其特征在于：系统PI调节补气流量电磁调节阀的计算模型如下：F
n”＝ F
n
‑
1”+K
p
×
(P
n
‑
P
n
‑1)+K
i
×
P
n
其中，P
n
为当前气压P与所需达到试验目标气压的差值, P
n
‑1为前一次系统运行的气压差值,K
p
为比例系数,积分系数K
...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜洪亮，王振果，秦加成，
申请(专利权)人：中国航空工业集团公司哈尔滨空气动力研究所，
类型：发明
国别省市：