一种恒温风洞控制系统

摘要

本发明公开了一种恒温风洞控制系统，包括有风机、风洞、恒温气流槽、多点温度测量系统和计算机控制系统，风洞包括有冷气通风管道和热气通风管道，冷气通风管道和热气通风管道的进风口分别连通到恒温气流槽中热交换管的出气口，恒温气流槽包括有产生热气流和冷气流的箱体，箱体内分别设有产生热气流和冷气流的热交换管，热交换管的进气口分别与风机的出风口相连通；箱体、冷气通风管道和热气通风管道内的温度分别通过多点温度测量系统检测，且风机的频率，箱体内的温度，冷气通风管道和热气通风管道内的温度以及多点温度测量系统分别通过计算机控制系统控制。本发明可以得到速度可控的气流，还可以得到两股温度恒定且温度差恒定的气流，使风洞的工作范围得到了拓展，在仪器检测与研究中发挥了更大的作用。

权利要求

1.一种恒温风洞控制系统，包括有风机、风洞、恒温气流槽、多点温度测量系统和计算机控制系统，其特征在于：所述风洞包括有冷气通风管道和热气通风管道，所述冷气通风管道和热气通风管道的进风口分别连通到恒温气流槽中热交换管的出气口，所述恒温气流槽包括有产生热气流和冷气流的箱体，所述箱体内分别设有产生热气流和冷气流的热交换管，所述热交换管的两端分别伸出箱体外，所述热交换管的进气口分别与风机的出风口相连通；所述箱体、冷气通风管道和热气通风管道内的温度分别通过多点温度测量系统检测，且风机的频率，箱体内的温度，冷气通风管道和热气通风管道内的温度以及多点温度测量系统分别通过计算机控制系统控制；

所述的风洞由并排对称的冷气通风管道和热气通风管道组成，所述冷气通风管道和热气通风管道分别由进气收集管、稳定收缩管、实验管、扩散管、风机接口管、轴流风机和第二收缩管依次顺序连接组成，所述的进气收集管与稳定收缩管的连接端的管口内安装有蜂窝器，所述冷气通风管道和热气通风管道的实验管为一体且中间设有隔板；

所述的恒温气流槽由两个独立的产生热气流和冷气流的箱体组成，其产生热气流和冷气流的箱体分别为热水槽、冷水槽，所述热水槽、冷水槽内分别设有热交换管，所述热交换管的两端分别伸出箱体外，其端部为进气口和出气口，所述热水槽内安装有加热棒，所述热水槽、冷水槽内分别安装有搅拌器。

2.根据权利要求1所述的一种恒温风洞控制系统 ，其特征在于：所述的进气收集管为锥形管，进气口为小端，所述稳定收缩管由筒形管和锥形管过渡组成，其小端与实验管连通，所述实验管为直管，所述扩散管为斜管，所述风机接口管为异径管，其小端与扩散管连通，其大端安装有轴流风机，所述的第二收缩管为锥形管，其小端为出气口。

3.根据权利要求1所述的一种恒温风洞控制系统 ，其特征在于：所述的热水槽和冷水槽为不锈钢水箱，不锈钢水箱的外表面贴有保温膜，加热棒安装在热水槽的底部对热水槽内的水进行加热；所述的热交换管为环绕立体式热交换管，由不锈钢波纹管螺旋盘绕起来。

4.根据权利要求1所述的一种恒温风洞控制系统 ，其特征在于：多点温度测量系统包括高精度铂电阻，精密排电阻组成的电桥，带放大器的16位高精度温度采集模块，计算机处理器。

说明书

一种恒温风洞控制系统

技术领域

[0001] 涉及空气动力学领域和计量工程领域，具体涉及一种采用适当的动力装置在[0002] 风洞中产生温度恒定的人工气流的恒温风洞控制系统 。

背景技术

[0003] 风洞，是指在一个管道内，用动力设备驱动一股速度可控的气流，用以对模型进行空气动力实验的一种设备。随着工业空气动力学的发展，风洞在交通运输、房屋建筑、仪器检测、风能利用和环境保护等部门中也得到越来越广泛的应用。

[0004] 由于风洞的动力驱动设备本身的发热和外界空气的不均匀性，目前几乎所有的风洞产生的气流紧紧是速度可控的气流，气流的温度并不恒定。在实际应用中，特别是在特殊仪器的检测中要求风洞产生的气流不仅速度可控温度也要恒定，有时候更需求产生两股速度可控温度恒定的气流以形成具有温度差恒定的气流，例如温度脉动的检测就需要二股速度可控温度差恒定的气流。

发明内容

[0005] 本发明的目的是为了弥补已有技术的不足，提供了一种恒温风洞控制系统，其结构简单、容易操作，不仅可以得到速度可控的气流，还可以得到两股温度恒定且温度差恒定的气流，对新型仪器和特殊仪器的检测与研究作出应有的贡献。

[0006] 本发明是通过以下技术方案来实现的：

[0007] 一种恒温风洞控制系统，包括有风机、风洞、恒温气流槽、多点温度测量系统和计算机控制系统，其特征在于：所述风洞包括有冷气通风管道和热气通风管道，所述冷气通风管道和热气通风管道的进风口分别连通到恒温气流槽中热交换管的出气口，所述恒温气流槽包括有产生热气流和冷气流的箱体，所述箱体内分别设有产生热气流和冷气流的热交换管，所述热交换管的两端分别伸出箱体外，所述热交换管的进气口分别与风机的出风口相连通；所述箱体、冷气通风管道和热气通风管道内的温度分别通过多点温度测量系统检测，且风机的频率，箱体内的温度，冷气通风管道和热气通风管道内的温度以及多点温度测量系统分别通过计算机控制系统控制。

[0008] 所述的风洞由并排对称的冷气通风管道和热气通风管道组成，所述冷气通风管道和热气通风管道由分别由进气收集管、稳定收缩管、实验管、扩散管、风机接口管、轴流风机和第二收缩管依次顺序连接组成，所述的进气收集管与稳定收缩管的连接端的管口内安装有蜂窝器，所述冷气通风管道和热气进气管的试验管为一体且中间设有隔板。

[0009] 所述的进气收集管为锥形管，进气口为小端，所述稳定收缩管由筒形管和锥形管过渡组成，其小端与实验管连通，所述实验管为直管，所述扩散管为斜管，所述风机接口管为异径管，其小端与扩散管连通，其大端安装有轴流风机，所述的第二收缩管为锥形管，其小端为出气口。

[0010] 所述的恒温气流槽由两个独立的产生热气流和冷气流的箱体组成，其产生热气流和冷气流的箱体分别为热水槽、冷水槽，所述热水槽、冷水槽内分别设有热交换管，所述热交换管的两端分别伸出箱体外，其端部为进气口和出气口，所述热水槽内安装有加热棒，所述热水槽、冷水槽内分别安装有搅拌器。

[0011] 所述的热水槽和冷水槽为不锈钢水箱，不锈钢水箱的外表面贴有保温膜，加热棒安装在热水槽的底部对热水槽内的水进行加热；所述的热交换管为环绕立体式热交换管，由不锈钢波纹管螺旋盘绕起来。

[0012] 所述的多点温度测量系统包括高精度铂电阻，精密排电阻组成的电桥，带放大器的16位高精度温度采集模块，计算机处理器。

[0013] 其原理是：所述的搅拌器分别对热水槽和冷水槽的水体进行搅拌使水体的温度均匀；所述的环绕立体式热交换管为不锈钢波纹管螺旋盘绕起来，管中气流通过波纹管和水进行热交换，管壁的波纹结构使气流中产生较强的湍流，从而提高气流和水的热交换效率，由于水的热容量很大，因此能够为风洞提供温度稳定的气流，室温变化对气流温度的影响可以忽略，环绕立体式热交换管除了进气口和出气口其余部分完全沉浸在水槽中；所述的多点温度测量系统包括高精度铂电阻、精密排电阻组成的电桥，带放大器的16位高精度温度采集模块，计算机处理等；采用比较法即通过比较高精度铂电阻和精密电阻输出电压值来计算出铂电阻的阻值，因此测量精度仅由精密电阻的精度，铂电阻温度系数的一致性，温度标定精度来决定，系统噪声通过处理消除；所述的风洞采用标准的低速风洞设计原理，但是结构设计独特，由进气口、蜂窝器、稳定收缩管、实验管、扩散管、风机接口、轴流风机和第二收缩管（喇叭口）顺序连接起来，两个并排对称相连风洞的实验管内温度恒定且有不同的温度其温度差可以预先设定，风洞风速的大小通过变频器由计算机控制，变频器的频率和风速之间有稳定的线性关系，风洞的内外表面都贴有保温膜减少环境因素对气流的影响。

[0014] 本发明的优点是：

[0015] （1）本发明不仅可以得到速度可控的气流，还可以得到两股温度恒定且温度差恒定的气流。

[0016] （2）本发明采用不锈钢波纹管作为环绕立体式热交换管，可以使得气流在环绕立体式热交换管中与水体进行充分热交换，使得气流的温度恒定。

[0017] （3）本发明采用比较法计算出铂电阻的阻值和带放大器的16位高精度温度采集模块，提高了温度的测量精度，温度测量精度高于0.01℃。

[0018] （4）本发明中的热水槽、冷水槽外表面贴有保温膜，风洞的内外表面都贴有保温膜，减少了环境温度对恒温气流的干扰。

[0019] （5）本发明所有管道之间的连接处都采用硬管且硬管的外表面都贴有保温膜，保持气流温度恒定减少能量损耗。

附图说明

[0020] 图1为本发明结构示意图。

[0021] 图2为本发明恒温气流槽机组的结构示意图。

[0022] 图3为本发明风洞结构示意图。

具体实施方式

[0023] 参见附图，一种恒温风洞控制系统，包括有风机1、风洞2、恒温气流槽3、多点温度测量系统4和计算机控制系统5，风洞2包括有并排对称的冷气通风管道6和热气通风管道7，冷气通风管道6和热气通风管道7由分别由进气收集管13、稳定收缩管14、实验管15、扩散管16、风机接口管17、轴流风机18和第二收缩管19依次顺序连接组成，进气收集管13与稳定收缩管14的连接端的管口内安装有蜂窝器20，冷气通风管道6和热气进气管7的试验管15为一体且中间设有隔板；进气收集管13为锥形管，进气口为小端，稳定收缩管14由筒形管和锥形管过渡组成，其小端与实验管15连通，实验管15为直管，扩散管16为斜管，风机接口管17为异径管，其小端与扩散管连通，其大端安装有轴流风机18，所述的第二收缩管19为锥形管，其小端为出气口；冷气通风管道6和热气通风管道7的进风口分别连通到恒温气流槽3热交换管的出气口，所述的恒温气流槽3由两个独立的产生热气流和冷气流的箱体组成，其产生热气流和冷气流的箱体分别为热水槽8、冷水槽9，热水槽8、冷水槽9内分别设有热交换管10，热交换管10的两端分别伸出箱体外，其端部为进气口和出气口，热水槽8内安装有加热棒11，热水槽8、冷水槽9内分别安装有搅拌器12；热水槽8和冷水槽9为不锈钢水箱，不锈钢水箱的外表面贴有保温膜，加热棒11安装在热水槽的底部对热水槽内的水进行加热；热交换管为环绕立体式热交换管，由不锈钢波纹管螺旋盘绕起来；
所述热交换管的进气口分别与风机12的出风口相连通；所述箱体、冷气通风管道和热气通风管道内的温度分别通过多点温度测量系统检测，且风机的频率，箱体内的温度，冷气通风管道和热气通风管道内的温度以及多点温度测量系统分别通过计算机控制系统控制；多点温度测量系统4包括高精度铂电阻，精密排电阻组成的电桥，带放大器的16位高精度温度采集模块，计算机处理器。

[0024] 所述风机1为离心式鼓风机。

[0025] 本发明产生速度可控温度差恒定的两股气流，具体包括以下步骤：

[0026] （1）控制加热棒对热水槽内的水进行加热，此时打开多点温度测量系统，时刻监测热水槽和冷水槽的水体温度，当热水槽和冷水槽的水体温度差达到设定的温度差时停止加热。

[0027] （2）控制搅拌器分别对热水槽内的水和冷水槽的水体进行搅拌，并时刻监测热水槽和冷水槽的水体温度，当热水槽和冷水槽的水体温度恒定，且温度差恒定时停止搅拌器的搅拌。

[0028] （3）控制离心式鼓风机使之在风洞中产生一定速度的气流，时刻监测风洞出气口气流的温度，大概十五分钟之后，风洞出气口的气流温度达到恒定值且气流温度差恒定。

[0029] （4）调节离心式鼓风机的频率可以得到不同速度的的两股温差恒定的气流[0030] （5）重复步骤（1）、（2）、（3）、（4）可以在风洞中产生不同速度且温度差可变的两股气流。