无忧毕业论文设计网：我国第一座增压连续式跨声速风洞NF—6的钩钩特征分析
NF—6风洞目前是我国第一座增压连续式跨声速风洞，代写毕业论文结构简图如图1所示。风洞实验气流马赫数设计范围为0．2～1．2，洞内气压可从常压增至0．55 MPa，实验雷诺数可达15×106。风洞配有两个可更换的实验段:二元实验段尺寸(高×宽×长)为0．8 m×0．4 m×3 m，可以进行翼型实验研究;三元实验段(高×宽×长)为0．6 m×0．8 m×3 m，可以进行全机模型的迎角实验以及半模等的实验研究［］1。NF—6风洞与传统暂吹式风洞相比具有较高的运行效率，在实验状态较多的情况下能够显著减小运行成本。相应地，短时间内产生的数据量较大。这些特点为风洞试验数据采集提出了较高的要求，不仅要求用于风洞控制的各类传感器和模型实验数据采集系统能够长时间连续工作，还要求有较高的精度和存储空间，不允许由于采集系统的失误造成实验结果报废和设备损坏。
1风洞所采集的数据类型风洞数据采集系统是风洞试验重要的一环，风洞试验数据的精度直接影响到试验对象空气动力学设计的正确性，风洞试验数据的采集应具有高精度、高速、具有较强抗干扰能力的特点［2］。目前风洞试验所采集的数据主要包括以下两种类型:1)风洞运行及控制系统数据，包括主控系统、模型状态控制系统和监控系统所采集的数据;2)模型试验气动数据，包括模型表面压力分布、天平输出的电信号、动态试验中高频电信号等。针对不同类型的数据，需要设计不同类型的采集方式，应用各类传感器，同时应解决数据的传输、相互协调调度、同步等问题。风洞控制系统包括主控系统、监控系统、模型状态控制系统、数据采集系统等，各子系统通过网络连接形成星型拓扑结构、相互调度、使用TCP/IP及UDP协议传送数据。控制系统框图如图2所示。
风洞运行及控制系统所采集的数据主要有稳定段总压p0、驻室静压ps、压缩机转速、静叶角度、二喉道栅指高度等。实验过程中通过同时对这些参数的测量精度，才能实现精确控制马赫数。另外风洞的监控测控毕业论文系统是实现风洞安全运行的重要保证。监控系统采集的主要数据有:风洞总温、总压、压缩机进出口压力、压缩机轴振动、增速箱振动、压缩机轴温、增速箱轴温、润滑油总管压力、防喘阀开度、压缩机静叶角和压缩机转速等，这些数据由各传感器传至西门子S7—400型PLC，再由profibus总线传至监控机，同时监控机把主控机传来的数据传至PLC，所有的安全连锁算法均在PLC内运行，一旦有工况超出风洞运行包络线，安全连锁系统立即自动响应，启动应急机制，例如防喘阀打开、降低压缩机转速、连锁停机等。
对于常规实验，气动实验采集的主要的数据有:模型姿态角、模型表面及底部压力、气动力、温度、实验录像和纹影录像等。压力是风洞试验的主要测量参数，模型表面压力和底部压力等都是通过压力测量实现的。压力测量数据可以作为飞行器部件强度和气动设计的重要依据，目前NF—6风洞的压力测量主要使用美国ScaNIvalve公司生产的压力扫描阀进行压力测量，压力测量精度达到0．04%F．S．。另外，脉动压力测量也是非常重要的实验项目，目前该风洞主要采用基于VXI总线的并行采集系统进行采集。
试验模型在气流相对运动时将受到空气动力的作用，通常将空气动力分解为升力、阻力、侧力及俯仰力矩滚装力矩、偏航力矩，这些参数通常采用气动力天平测量，天平输出的电信号由精度为0．06%F．S．的VXI—16015B模块采集，该模块每通道具有独立的16位A/D转换器，各通道独立并行采集。
2模型气动系数实时显示系统NF—6风洞是一座连续式风洞，模型在风洞中安装调试好以后，一次运行时间可达两小时以上，代写硕士论文同时完成多个雷诺数、马赫数和不同迎角情况下的实验状态，在实验过程中需要将一些重要的测量结果实时显示在屏幕上，以便实验人员随时发现问题。以翼型试验为例，实验的主要测量数据为模型表面及尾迹压力，由于测点较多，很难保证不出现坏点(漏气、堵塞)，若坏点出现在关键位置，则有可能造成实验数据的报废，浪费大量的人力物力，因此在NF—6风洞中实现压力分布及气动力系数的实时显示具有十分重要的意义。
2．1无量纲气动系数算法实现风洞试验数据处理中需要将直接测量的参量，如模型表面压力和由天平得到的气动力等进行无量纲化，计算中往往需要获得试验段来流静压、模型特征面积、特征长度等。模型特征面积、特征长度可以在试验前测量得到，但试验段来流动压需要经过计算得到。针对NF—6风洞，直接可以获得参数有稳定段总压p0，和试验段核心流马赫数，因此核心流静压可由公式(1)得到，进由公式(2)得到试验段来流动压q∞，试验中同时还测量试验段侧壁静压，但测量试验段侧壁静压作为无量纲化的计算参数并不合适。
2．2 LabWindows/CVI环境下实现实时气动力系数的显示NF—6风洞专门配备了气动系数实时显示计算机，风洞试验过程中，需要将所采集到的关键数据进行实时汇总，便于数据管理以及实时计算气动系数。以二元翼型试验为例，在试验中，以扫描阀为主要测量设备完成翼型表面以及尾排等多点压力测量，所采集到的原始数据通过以太网发送到扫描阀采集上位机，主控系统、监控系统、模型姿态角控制系统将采集到的主要数据亦通过以太网发送给扫描阀上位机。扫描阀上位机从预先设定好的端口读到这些数据后，一方面将数据整合后存入后台数据库并以文件形式保存在计算机硬盘内，与此同时，将这些数据发送给气动系数实时显示计算机。气动系数实时显示计算机提取所需数据计算出翼型表面压力系数，并以曲线形式在显示面板中实时显示。气动系数实时显示程序流程如图3所示，以翼型试验为例，显示界面如图4所示。
3结束语
模型试验数据采集与实时显示系统是NF—6风洞运行的核心系统，该系统主要特点为采集的数据量大，数据类型多样，精度要求高。该系统应用星型拓扑结构，使用以太网TCP/IP和UDP协议，在LabWindows/CVI环境下开发了多进程、多目标、实时采集和显示系统，该系统运行稳定、可靠性高，可扩展性强，已成功完成大量风洞实验任务。NF—6风洞是我国唯一一座增压连续式高速回流风洞，国内没有该类型风洞数据采集及实时显示系统的建设经验，该系统的设计成功不仅为NF—6风洞试验提供了保证，也对我国今后该类型风洞的建设有十分重要的参考价值。
摘要：连续式风洞实验数据的实时采集与显示对提高实验效率和测控技术的发展具有重要意义。详细阐述了在LabWin-dows/CVI环境下实现实时气动力系数的显示，并分析了NF—6风洞各系统的拓扑结构、采集数据类型、留学生论文网传输方式、结构原理，以及所采数据在风洞运行控制和模型试验中的作用。NF—6风洞的实际运行表明，所研制的系统运行稳定、可靠性高，满足风洞实验要求。
关键词：跨音速风洞 虚拟仪器 数据采集
实时显示
参考文献
1惠增宏，测控论文何明一．NF—6风洞压缩机及驱动系统研制．实验流体力学，2005;(12):
2黄成．风洞数据采集系统设计与实现．工程硕士学位论文，南京:南京理工大学，2007
3康虎．NF—6风洞马赫数控制系统研制与开发．工程硕士学位论文．成都:四川大学，2003
4张毅刚，等．虚拟仪器软件开发环境LabWindows/CVI6．0编程指南．北京:机械工业出版社，2002
5王铁成，等．空气动力学实验技术．北京:国防工业出版社，1986
6郝礼书，乔志德，等．NF—6风洞马赫数闭环控制系统设计研究．实验流体力学，2005;(8):
