可移动双坐标风速测试系统设计与研究

发布时间：2020-01-24 15:19

【摘要】：随着科学技术的发展,风洞因可重复性高、控制性佳,已逐渐成为空气动力学研究和实验中使用最广泛的工具。风洞建成后,需要专业的设备对风洞性能进行检测,在美国、德国、日本等发达国家拥有先进的测量设备,但由于价格昂贵,操作复杂,国内引进较少。目前国内普遍使用的测试方法,是利用测试仪器对风洞流场进行简单的单点测量、定点测量或单坐标测量。这些测量方式不能准确把握风洞流场整个横截面的风速参数,且重复测量的结果差异性较大。特别是直径大于2m的中大型风洞,目前国内使用的测试方法及测试设备无法对风洞流场品质进行准确评定。针对目前国内风洞流场测试存在的问题,本文设计了可移动双坐标风速测试系统,可以实现风洞整个流场横截面风速参数的自动测量,测试结果对风洞流场品质的评定更为准确。根据风洞测试要求,使用SolidWorks设计了可移动双坐标风速测试系统的框架式主体结构以及双坐标运动平台。并根据系统稳定性要求,对支腿跨距进行了设计计算。利用软件对系统机械结构的三维模型进行干涉检查及有限元分析,对结构进行了验证及优化设计。根据系统的控制精度及数据采集精度要求,采用PC+运动控制卡作为上位机,利用精密移动控制技术,模糊PID控制策略,搭建了伺服控制系统,以及由PC+数据采集卡+传感器组成的数据采集系统。利用可视化LabVIEW/CVI软件,开发了集控制、采集、处理于一体的系统软件。根据编制的实验计划,可以实现整个风洞流场截面风速信息的自动定位采集,提供了风洞流场检测的“一键化”测试方案,降低了测试人员的工作强度,提高了风洞性能检测的工作效率。通过对样机的应用及分析测试,系统达到以下指标:风速测量范围:0~30m/s;系统误差限:≤0.3%;适用风洞:风洞直径≤3.4米;位置精度误差:≤±0.20mm。经过验证,设计的可移动双坐标风速测试系统实现了风洞流场的自动化测试。系统调试完成后,可以根据实验计划自动定位测试仪器,实现风洞整个流场截面风速参数的实时监测与处理,为国内中大型风洞的流场检测提供了一种可行性参考。
【学位授予单位】：长春工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH815

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本文编号：2572716