一种热气流量测量与控制方法、系统与流程

1.本技术涉及风洞试验技术领域，更具体地，涉及一种热气流量测量与控制方法、系统。


背景技术：

2.飞行器在飞行时，其迎风部件撞击到云层中的过冷水滴，从而导致飞行器结冰。飞行器结冰会使其飞行性能显著下降、部件损坏甚至造成机毁人亡的飞行事故。为保证飞行安全，需要在飞行器机翼等部件上安装防除冰装置。热气防除冰是最常用的防除冰方法之一。热气防除冰将发动机压气机引出的热气经引气管流入防冰腔内，将热量传递给防冰表面，达到防除冰的目的。
3.对于引气管的流量控制，通常采用可调式文氏管和标准临界流文氏管对热气流量进行测量与控制。具体地，采用可调式文氏管进行流量控制，并采用标准临界流文氏管进行流量测量。若通过标准临界流文氏管测量得到的流量不为目标流量，则调节可调式文氏管以调节流量，直到标准临界流文氏管测量得到的流量为目标流量。
4.在实现本发明过程中，发明人发现现有技术中至少存在：对热气流量进行测量与控制的过程不够方便等问题。


技术实现要素：

5.本技术发明人通过长期实践发现：一方面，为满足临界状态，标准临界流文氏管的喉道面积需要小于模型的最小流通面积，但标准临界流文氏管的喉道面积不能太小，否则其通过的流量无法满足目标流量。对于流量调节范围较大的工况，在对热气流量进行测量与控制时，需要根据需求更换标准临界流文氏管，不够方便。另一方面，在通过可调式文氏管和标准临界流文氏管对热气流量进行测量与控制时，可能需要使用标准临界流文氏管多次对流量进行测量，若流量不为目标流量，则调节可调式文氏管以调节流量，直到测量得到的流量为目标流量，过程较为繁琐复杂，不够方便。
6.基于此，本技术提出了一种热气流量测量与控制方法，获取可调式文氏管的第一流量与开度的对应关系；在对热气流量进行测量与控制时，根据目标流量，以及第一流量与开度的对应关系，获取目标开度；将可调式文氏管的开度调节至所述目标开度，以控制可调式文氏管的第一流量为目标流量。如此，在对热气流量进行测量与控制时，无需使用标准临界流文氏管多次对流量进行测量，并调节可调式文氏管以调节流量，过程更为简单方便，并且，如此，无需更换标准临界流文氏管，更为方便。因此，可以有效解决对热气流量进行测量与控制的过程不够方便等问题。
7.第一方面，提供了一种热气流量测量与控制方法，该方法包括：s110.获取可调式文氏管的第一流量与开度的对应关系；s120.在对热气流量进行测量与控制时，根据目标流量，以及第一流量与开度的对应关系，获取目标开度；s130.将可调式文氏管的开度调节至目标开度，以控制可调式文氏管的第一流量为目标流量。
8.第二方面，还提供了一种热气流量测量与控制系统，该系统包括：可调式文氏管，引气管主路，第一压力传感器，第一温度传感器，背压阀，引气管支路；引气管支路与引气管主路的第一节点连接；可调式文氏管设置于引气管主路的第一节点后端，第一压力传感器和第一温度传感器设置于第一节点与可调式文氏管之间；背压阀设置于引气管支路上。
9.综上所述，本技术至少具有如下技术效果：1.本技术提供的其中一种热气流量测量与控制方法，通过获取可调式文氏管的第一流量与开度的对应关系，在对热气流量进行测量与控制时，可以直接通过第一流量与开度的对应关系，得知第一流量为目标流量，无需使用标准临界流文氏管多次对流量进行测量，并调节可调式文氏管以调节流量，过程更为简单方便。
10.2.本技术提供的其中一种热气流量测量与控制方法，通过获取可调式文氏管的第一流量与开度的对应关系，在对热气流量进行测量与控制时，可以直接通过第一流量与开度的对应关系，得知第一流量为目标流量，无需使用标准临界流文氏管对流量进行测量，因此，无需更换标准临界流文氏管，过程更为方便。
11.3.本技术提供的其中一种热气流量测量与控制方法，通过获取可调式文氏管的第一流量与开度的对应关系，在对热气流量进行测量与控制时，若目标流量在预设流量范围内，则使用可调式文氏管和标准临界流文氏管对热气流量进行测量与控制，若目标流量不在预设流量范围内，则通过第一流量与开度的对应关系，得知第一流量为目标流量，不使用标准临界流文氏管对流量进行测量。如此，无需在目标流量超过标准临界流文氏管可以测量的流量范围时，更换标准临界流文氏管，过程更为方便。并且，在目标流量在预设流量范围内的时候，可以避免可能存在的第一流量与开度的对应关系在较长时间之后变得不准确的问题，对第一流量的测量更为准确。
12.4.可调式文氏管在经高压气流长时间冲击后，阀芯行程存在漂移，因此开度与第一喉道面积的对应关系可能发生变化，相应地，开度与第一流量的对应关系可能发生变化。因此，第一流量与开度的对应关系可能在较长时间之后变得不准确。本技术提供的其中一种热气流量测量与控制方法，每隔预设时间，获取一次可调式文氏管的第一流量与开度的对应关系，如此，可以有效缓解第一流量与开度的对应关系可能在较长时间之后变得不准确的问题。
13.因此，本技术提供的方案可以有效解决对热气流量进行测量与控制的过程不够方便等问题。
附图说明
14.为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
15.图1示出了本技术实施例1提供的一种热气流量测量与控制方法的流程示意图；图2示出了本技术实施例4提供的一种热气流量测量与控制系统的示意图。
具体实施方式
16.为了使本技术领域的人员更好地理解本技术方案，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
17.对于引气管的流量控制，通常采用可调式文氏管和标准临界流文氏管对热气流量进行测量与控制。具体地，采用可调式文氏管进行流量控制，并采用标准临界流文氏管进行流量测量。若通过标准临界流文氏管测量得到的流量不为目标流量，则调节可调式文氏管以调节流量，直到标准临界流文氏管测量得到的流量为目标流量。但是，现有技术存在对热气流量进行测量与控制的过程不够方便等问题。
18.因此，为了解决上述缺陷，本技术实施例提供了一种热气流量测量与控制方法，获取可调式文氏管的第一流量与开度的对应关系；在对热气流量进行测量与控制时，根据目标流量，以及第一流量与开度的对应关系，获取目标开度；将可调式文氏管的开度调节至所述目标开度，以控制可调式文氏管的第一流量为目标流量。如此，在对热气流量进行测量与控制时，无需使用标准临界流文氏管多次对流量进行测量，并调节可调式文氏管以调节流量，过程更为简单方便，并且，如此，无需更换标准临界流文氏管，更为方便。因此，可以有效解决对热气流量进行测量与控制的过程不够方便等问题。
19.下面对本技术所涉及到的热气流量测量与控制方法进行介绍。
20.实施例1请参照图1，图1为本技术实施例1提供的一种热气流量测量与控制方法的流程示意图。应说明的是：本技术方法步骤的标号并非为了限制其顺序，而是为了区分不同的步骤。
21.实施例1提供的热气流量测量与控制方法可以包括以下步骤：步骤s110：获取可调式文氏管的第一流量与开度的对应关系。
22.在本技术实施例中，可调式文氏管可以由阀芯、拉瓦尔喷管、电作动筒组成，通过调节可调式文氏管的开度，使电作动筒带动阀芯运行，阀芯行程变化会改变拉瓦尔喷管流通面积，也就是改变可调式文氏管的喉道面积，从而改变可调式文氏管通过的第一流量。
23.在示例性实施例中，步骤s110可以包括子步骤s111至子步骤s114。
24.子步骤s111：在预设环境中，获取多个开度下，可调式文氏管的第一流量，其中，预设环境包括：可调式文氏管的前端压力为第一预设压力，可调式文氏管的前端温度为第一预设温度。
25.在本技术实施例中，预设环境可以是在标定第一流量与开度的对应关系时的环境，且第一预设压力和第一预设温度可以保持不变。
26.在本技术实施例中，多个开度的第一流量可以是通过流量计测得。
27.在示例性实施例中，通过可调式文氏管后端设置的标准临界流文氏管，测量预设环境中，多个开度下，可调式文氏管的第一流量。
28.作为一种可选实施方式，在可调式文氏管和标准临界流文氏管同时满足临界状态时，在预设环境中，根据标准临界流文氏管的第二喉道面积，以及多个开度下的第二预设压力、第二预设温度，获取多个开度下，标准临界流文氏管的第二流量，且将标准临界流文氏
管的第二流量作为可调式文氏管的第一流量，其中，预设环境还包括：可调式文氏管与标准临界流文氏管之间的压力为第二预设压力，可调式文氏管与标准临界流文氏管之间的温度为第二预设温度。
29.在预设环境中，多个开度可以为：可调式文氏管和标准临界流文氏管满足临界状态时，可调式文氏管的开度。
30.示例性地，在预设环境中，将可调式文氏管的开度以5%的间隔逐级设置为，k表示开度，i为不同大小的开度的序号，且i为1至20中的自然数。根据第一预设压力、第二预设压力以及标准临界流文氏管的后端压力判断可调式文氏管和标准临界流文氏管是否处于临界状态，将可调式文氏管和标准临界流文氏管同时满足临界状态的开度标记为，j为可调式文氏管和标准临界流文氏管同时满足临界状态的开度的序号，且j为1至20中的自然数，子步骤s111中的多个开度可以是所有。
31.在本技术实施例中，在可调式文氏管和标准临界流文氏管同时满足临界状态时，对于每个开度下的第二预设压力、第二预设温度、第二喉道面积、第二流量满足关系式：。
32.在本技术实施例中，在可调式文氏管和标准临界流文氏管同时满足临界状态时，第一流量的大小等于第二流量的大小。
33.子步骤s112：根据所述第一预设压力、所述第一预设温度，以及所述多个开度下的第一流量，获取所述多个开度下，所述可调式文氏管的第一喉道面积。
34.在本技术实施例中，在可调式文氏管和标准临界流文氏管同时满足临界状态时，对于每个开度下的第一预设压力、第一预设温度、第一喉道面积、第一流量满足关系式：。
35.子步骤s113：将所述多个开度与所述多个开度下的第一喉道面积进行拟合，获取所述第一喉道面积与所述开度的拟合关系。
36.示例性地，将多个开度与多个开度下的第一喉道面积进行线性拟合，获取第一喉道面积与开度的拟合关系：，其中，a为第一拟合参数，b为第二拟合参数。
37.子步骤s114：在实际环境中，根据第一实际压力和第一实际温度，以及所述第一喉道面积与所述多个开度的拟合关系，获取所述第一流量与所述开度的对应关系，其中，所述实际环境包括：所述可调式文氏管的前端压力为所述第一实际压力，所述可调式文氏管的前端温度为所述第一实际温度。
38.在本技术实施例中，实际环境可以是在对热气流量进行测量与控制时的环境，且第一实际压力和第一实际温度可以保持不变。
39.在实际环境中，每个开度下的第一实际压力、第一实际温度、第一喉道面积、第一流量满足关系式：。
40.将，代入，可以得到第一流量与开度的对应关系。
41.在示例性实施例中，步骤s110还可以包括子步骤s115至子步骤s116。
42.子步骤s115：获取多个开度下，可调式文氏管的第一流量。
43.子步骤s116：将多个开度与所述多个开度下的第一流量进行拟合，获取第一流量与开度的对应关系。
44.若预设环境与实际环境相同，则无需通过计算第一喉道面积与开度的拟合关系，从而得到第一流量与开度的对应关系，而可以直接获取第一流量与开度的对应关系。
45.在本技术实施例中，多个开度的第一流量可以是通过流量计测得，具体地，可以是通过可调式文氏管后端设置的标准临界流文氏管测得，且测量方式可以参照子步骤s111的内容，本技术在此不再赘述。
46.示例性地，将多个开度与多个开度下的第一流量进行线性拟合，获取第一流量与开度的拟合关系：，其中，c为第三拟合参数，为第四拟合参数。
47.步骤s120：在对热气流量进行测量与控制时，根据目标流量，以及所述第一流量与开度的对应关系，获取目标开度。
48.在本技术实施例中，在对热气流量进行测量与控制时，可以将目标流量代入第一流量与开度的对应关系，从而得到：当第一流量为目标流量时的目标开度。
49.步骤s130：将所述可调式文氏管的开度调节至目标开度，以控制所述可调式文氏管的第一流量为所述目标流量。
50.本技术实施例提供的热气流量测量与控制方法，通过获取可调式文氏管的第一流量与开度的对应关系，在对热气流量进行测量与控制时，可以直接通过第一流量与开度的对应关系，得知第一流量为目标流量，无需使用标准临界流文氏管多次对流量进行测量，并调节可调式文氏管以调节流量，过程更为简单方便。
51.本技术实施例提供的热气流量测量与控制方法，通过获取可调式文氏管的第一流量与开度的对应关系，在对热气流量进行测量与控制时，可以直接通过第一流量与开度的对应关系，得知第一流量为目标流量，无需使用标准临界流文氏管对流量进行测量，因此，无需更换标准临界流文氏管，过程更为方便。
52.实施例2在实施例1的基础上，实施例2提供了另一种热气流量测量与控制方法。
53.实施例2提供的热气流量测量与控制方法可以包括：每隔预设时间，执行一次实施例1中的步骤s110。
54.在本技术实施例中，预设时间可以是固定的时间，例如，预设时间可以是两天，或者根据可调式文氏管的性能参数决定的时间。预设时间也可以是变化的时间。例如，预设时间可以是进行一次防除冰试验的时间。
55.可调式文氏管在经高压气流长时间冲击后，阀芯行程存在漂移，因此开度与第一喉道面积的对应关系可能发生变化，相应地，开度与第一流量的对应关系可能发生变化。因此，第一流量与开度的对应关系可能在较长时间之后变得不准确。
56.一般来说，在预设时间内，对开度与第一流量的对应关系进行标定后，开度与第一流量的对应关系不会发生较大变化，因此，在预设时间内，可以直接执行实施例1中的方法。但是，在超过预设时间后，开度与第一流量的对应关系可能发生变化，通过再次对开度与第一流量的对应关系进行标定，可以消除因此带来的误差。
57.本技术实施例提供的热气流量测量与控制方法，每隔预设时间，获取一次可调式文氏管的第一流量与开度的对应关系，如此，可以有效缓解第一流量与开度的对应关系可能在较长时间之后变得不准确的问题。
58.实施例3在实施例1和/或实施例2的基础上，实施例3提供了又一种热气流量测量与控制方法。应说明的是：本技术方法步骤的标号并非为了限制其顺序，而是为了区分不同的步骤。
59.实施例3提供的热气流量测量与控制方法可以包括以下步骤：步骤s140：在对热气流量进行测量与控制时，若目标流量在预设流量范围内，则通过可调式文氏管后端设置的标准临界流文氏管，测量可调式文氏管的第一流量，当第一流量不为目标流量时，控制可调式文氏管对第一流量进行调节，直到标准临界流文氏管测量到的第一流量为目标流量，其中，预设流量范围为标准临界流文氏管可以测量的流量范围。
60.在本技术实施例中，为满足临界状态，标准临界流文氏管的喉道面积需要小于模型的最小流通面积，但标准临界流文氏管的喉道面积不能太小，否则其通过的流量无法满足目标流量。在标准临界流文氏管通过的流量可以满足目标流量时，采用标准临界流文氏管对热气流量进行测量。
61.步骤s150：若所述目标流量不在所述预设流量范围内，则执行步骤s120和步骤s130。
62.在本技术实施例中，在标准临界流文氏管通过的流量无法满足目标流量时，为避免更换标准临界流文氏管，才采用实施例1的方法，或：实施例1和实施例2的方法，对热气流量进行测量与控制。
63.本技术实施例提供的热气流量测量与控制方法，通过获取可调式文氏管的第一流量与开度的对应关系，在对热气流量进行测量与控制时，若目标流量在预设流量范围内，则使用可调式文氏管和标准临界流文氏管对热气流量进行测量与控制，若目标流量不在预设流量范围内，则通过第一流量与开度的对应关系，得知第一流量为目标流量，不使用标准临界流文氏管对流量进行测量。如此，无需在目标流量超过标准临界流文氏管可以测量的流量范围时，更换标准临界流文氏管，过程更为方便。并且，在目标流量在预设流量范围内的时候，可以避免可能存在的第一流量与开度的对应关系在较长时间之后变得不准确的问题，对第一流量的测量更为准确。
64.实施例4请参照图2，图2为本技术实施例4提供的一种热气流量测量与控制系统的示意图。该热气流量测量与控制系统可以用于执行实施例1、实施例2、实施例3中的方法。
65.实施例4提供的热气流量测量与控制系统可以包括：可调式文氏管210，引气管主路201，第一压力传感器211，第一温度传感器212，背压阀204，引气管支路202。
66.引气管支路202与引气管主路201的第一节点203连接。
67.示例性地，在图2中，热气从引气管主路201的左边流向第一节点203，并从第一节
点203流向引气管主路201的右边和引气管支路202。
68.可调式文氏管210的入口设置于引气管主路201的第一节点203后端，第一压力传感器211和第一温度传感器212设置于第一节点203与可调式文氏管210的入口之间。
69.在本技术实施例中，可调式文氏管210可以用于控制流量。具体地，可调式文氏管210可以由阀芯、拉瓦尔喷管、电作动筒组成，通过调节可调式文氏管210的开度，使电作动筒带动阀芯运行，阀芯行程变化会改变拉瓦尔喷管流通面积，也就是改变可调式文氏管210的喉道面积，从而改变可调式文氏管210通过的第一流量。
70.作为一种可选实施方式，热气流量测量与控制系统还可以包括：控制器。控制器可以与可调式文氏管210的电作动筒连接，并可以用于控制电作动筒带动可调式文氏管210的阀芯运行。
71.在本技术实施例中，后端是指热气沿着气流方向流动时，热气后经过的地方，例如，第一节点203后端是指：热气经过第一节点203之后流过的地方。前端是指热气沿着气流方向流动时，热气先经过的地方，例如，第一节点203前端是指：热气经过第一节点203之前流过的地方。
72.在本技术实施例中，第一压力传感器211可以用于获取实施例1、实施例2、实施例3中的第一预设压力和第一实际压力。
73.第一温度传感器212可以用于获取实施例1、实施例2、实施例3中的第一预设温度和第一实际温度。
74.背压阀204设置于引气管支路202上。
75.在本技术实施例中，背压阀204可以用于控制实施例1、实施例2、实施例3中的第一预设压力和第一实际压力，具体地，可以用于使第一预设压力和第一实际压力保持不变。
76.在示例性实施例中，热气流量测量与控制系统还可以包括：标准临界流文氏管220，第二压力传感器221，第二温度传感器222。
77.标准临界流文氏管220的入口设置于可调式文氏管210的出口的后端，第二压力传感器221和第二温度传感器222设置于可调式文氏管210与标准临界流文氏管220之间。
78.在本技术实施例中，标准临界流文氏管220可以用于测量流量。并且，标准临界流文氏管220的第二喉道面积，小于可调式文氏管210的第一喉道面积。
79.在本技术实施例中，第二压力传感器221可以用于获取实施例1、实施例2、实施例3中的第二预设压力。
80.第二温度传感器222可以用于获取实施例1、实施例2、实施例3中的第二预设温度。
81.作为一种可选实施方式，热气流量测量与控制系统还可以包括：第三压力传感器231，且第三压力传感器231设置于标准临界流文氏管220的出口的后端。
82.在本技术实施例中，第三压力传感器231可以用于获取实施例1、实施例2、实施例3中的标准临界流文氏管220的后端压力。
83.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本技术的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本技术进行了详细的说明，本领域的普通技术人员当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不驱使相应技术方案的本质脱离本技术各实施例技术方案的精神和范围。