机场跑道异物探测系统光学探测转台内部温湿度控制研究

发布时间：2020-03-22 17:30

【摘要】：随着我国民航事业的高速发展,航班的数量与日俱增。与此同时,机场跑道的使用率也越来越高,其安全问题变得越来越重要。机场跑道异物探测系统则是针对这一安全问题的有效解决办法。为使该系统能更好地保障机场跑道安全,本文针对其光学探测转台进行了内部温湿度控制研究。运用数值模拟的方法对光学探测转台进行了外遮阳设计和分析;对转台内部空间的温湿度控制进行了系统设计和实验分析。首先,基于机场限高的条件对光学探测转台进行了外遮阳初步设计。通过稳态数值模拟在特定的环境条件下对遮阳罩的结构参数进行对比分析,发现在遮阳罩的高度、宽度以及开口尺寸限定的前提下,遮阳罩后边距转台0.3米,左右后三边上方开出口的通风散热效果较好。通过非稳态数值模拟从温度变化、热传递等方面分析了遮阳罩的遮阳效果,得到加遮阳罩后的效果如下:腔体内平均温度的变化幅度和变化率均大幅下降;腔体内空气和镜筒的最高温度均有所降低,空气最大温差大幅减小;腔体内的温度分布变得均匀,高温区域明显减少;腔体吸热量下降了60%,镜筒吸热量下降了40%。然后,对光学探测转台的内部腔体温湿度控制进行了温湿度控制系统的方案设计,选定了壁面辐射传热结合强化对流加固体除湿的温湿度控制方案,对壁面辐射结合强化对流的作用过程和防结露问题作出了分析。最后,通过制作一比一同材质简化转台模型,搭建高低温实验平台,模拟冬季工况和夏季工况,对温湿度控制系统温度控制效果进行了实验与分析。在冬季工况下,对绕管进水温度进行了初步比较,对温差控制进行了优化,对控制策略进行了逐步完善,得出结论:1)绕管进水温度设置为40℃和30℃时,后者能达到更好的控制效果;2)绕管进水温度设置为30℃时,通过增加微型直流风扇强化对流传热和空气循环流动,可以将各点间温差从2℃减小到1.2℃;3)以腔体内空气温度和温度变化梯度作为监测参数,控制空气温度变化率在要求范围内的控制策略,可以使腔体内温度较快达到新的平衡且温度变化幅度较小;控制绕管进水温度保持稳定的控制策略在本文的实验条件下能够达到控制要求,而且控制更简单,能耗更小。在夏季工况下,研究了流体流速对腔体内温度的影响,测试了太阳逐时辐射条件下和最不利高温环境下的控制效果,实验结果表明:1)在环境温度不变的条件下,流体流速对腔体内温度影响不大;2)在夏季气温逐时变化且日出日落时玻璃窗口存在阳光直射的条件下、在54℃的极端高温且环境温度急剧变化的条件下,系统均可以满足腔体内部的温度控制要求。
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：V351;V328.3

【参考文献】