АВТОМАТИЗАЦИЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ В АЭРОДИНАМИЧЕСКИХ ТРУБАХ ДОЗВУКОВЫХ СКОРОСТЕЙ
В данной работе представлены подходы к созданию систем автоматизации научных исследований для проведения экспериментов в аэродинамических трубах дозвуковых скоростей. Рассматриваются системы сбора и обработки экспериментальных данных, созданные для следующих аэродинамических установок:
1. Малотурбулентная аэродинамическая труба Т-324 Института теоретической и прикладной механики (ИТПМ) им. С.А. Христиановича СО РАН (г. Новосибирск). Данная экспериментальная установка хаpaктеризуется малой степенью турбулентности набегающего потока. Поэтому ее основное применение - проведение научных исследований по изучению процесса перехода ламинарного течения в турбулентное состояние.
Одним из основных методов исследования подобных процессов является возбуждение в пограничном слое искусственно созданных возмущений и наблюдение за их развитием. Экспериментальные исследования по изучению развития искусственно создаваемых возмущений хаpaктеризуются малой величиной измеряемых сигналов и, следовательно, плохим соотношением сигнал/шум. В экспериментах подобного типа сигналы, получаемые с датчиков, представляют собой суперпозицию случайных (недетерминированных) компонент, коррелируемых с вводимыми в поток волновыми возмущениями. Анализ получаемых в эксперименте сигналов такого типа представляет большие трудности, особенно в случае высокого уровня случайной составляющей.
Для улучшения соотношения сигнал/шум при выполнении экспериментов в аэродинамической трубе была разработана специальная синхронизирующая аппаратура и методика, в соответствие с которой в компьютер производится ввод большого количества синхронизированных по фазе реализаций одного и того же исследуемого процесса и усреднение их путем суммирования в памяти компьютера [1]. Это позволяет значительно уменьшить уровень шумов в исследуемом сигнале.
2. Учебная аэродинамическая труба СС-19 Новосибирского государственного технического университета (НГТУ). Данная аэродинамическая труба представляет собой установку дозвуковых скоростей замкнутого цикла с открытой рабочей частью [2]. Для обеспечения автоматизированного сбора данных с датчиков аэродинамической трубы был разработан и запущен в эксплуатацию информационно-измерительный комплекс для данной физической установки [3].
В рабочей части трубы установлены трехкомпонентные аэродинамические весы, с помощью которых производится измерение сил и моментов сил, действующих на модель:
Х - продольная сила;
Y - нормальная сила;
Mz - продольный момент.
Обpaбатывая полученные данные можно определить аэродинамические силы: силу лобового сопротивления и подъемную силу. В рабочей части трубы располагается датчик давления, кроме этого имеется стандартный датчик измерения скорости потока. Для проведения измерений скорости дополнительно также установлен вихревой датчик скорости.
Назначение и основные функции информационно-измерительной системы. С помощью представляемой системы осуществляется выполнение следующих функций:
- Ввод в компьютер экспериментальных данных с аэродинамических весов (X, Y и Mz компоненты), а также с технологических датчиков установки.
- Компьютерная обработка вводимых экспериментальных данных и их представление на экране монитора в удобной для экспериментатора форме (в виде таблиц, графиков и т.п.).
- Занесение результатов проведенных экспериментов в архивный файл с целью их последующего просмотра и математической обработки;
С помощью программы обработки и представления результатов измерений обеспечивается получение следующих параметров и хаpaктеристик регистрируемого процесса:
- среднее значение;
- дисперсия;
- текущее значение.
При этом производится отображение изучаемого процесса на экране монитора с настраиваемым масштабом по обеим осям.
Структура информационно-измерительного комплекса. Подсистема сбора и обработки экспериментальных данных аэродинамической трубы выполнена на базе модуля Е14-140 российской фирмы L-CARD.
Разработанная система привязана к имеющемуся ПУТВ (пульт управления тензовесами), с помощью которого имеется возможность автономно настраивать тензовесы. На аналоговые входы (каналы 0, 1, 2) модуля Е14-140 подаются сигналы с тензовесов (X, Y, Mz соответственно); сигнал с датчика давления P подключен к аналоговому каналу 3.
Модуль Е14-140 подключен к компьютеру через USB-порт. Программа сбора данных опрашивает данные 4-х аналоговых каналов и производит соответствующую обработку и отображение измеренных параметров на экране компьютера.
Программное обеспечение информационно-измерительной системы. Программное обеспечение предназначено для сбора данных с тензовесов (компоненты X, Y и Mz), измерения скорости потока в трубе, а также для математической обработки полученных данных.
Отображение информации и взаимодействие оператора с программой осуществляется с помощью ряда вкладок, которые отображаются непосредственно на экране монитора. Информация, выводимая на вкладки, поступает из компьютера, а также заносится оператором с помощью «мыши» и клавиатуры.
Заключение. Таким образом, представленные в данной работе автоматизированные информационно-измерительные комплексы предназначены для проведения экспериментальных исследований в аэродинамических трубах дозвуковых скоростей. Использование этих комплексов позволяет существенно увеличить эффективность проведения аэрофизических экспериментов. Дальнейшие перспективы данной работы - создание на основе термоанемометрической аппаратуры программно-технических средств и методик для ввода в память компьютера и последующего анализа профилей средней скорости течения, а также их пульсаций.
Работа выполнялась при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (грант РФФИ № 09-07-00480).
Список литературы
- Вышенков Ю.И., Гилев В.М., Грек Г.Р., Качанов Ю.С., Козлов В.В., Рамазанов М.П. Методика изучения детерминированных структур в пограничном слое // III Всесоюзная школа по методам аэрофизических исследований: сборник докладов. - Новосибирск, 1982. - Ч. 2. - С. 167-170.
- Кураев А.А., Обуховский А.Д., Однорал В.П., Подружин Е.Г., Саленко С.Д. Лабораторный пpaктикум по аэродинамике. - Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2001. - 52 с.
- Гилев В.М., Батурин А.А., Саленко С.Д., Слободс- кой И.В. Автоматизация сбора и обработки данных при проведении экспериментов в учебной аэродинамической тру- бе // Международный журнал экспериментального образования. - 2010. - №7. - С. 112-114.
Статья в формате PDF 263 KB...
16 04 2024 15:47:57
Статья в формате PDF 106 KB...
15 04 2024 5:24:35
Статья в формате PDF 106 KB...
14 04 2024 23:24:47
Статья в формате PDF 136 KB...
13 04 2024 9:38:41
Статья в формате PDF 105 KB...
12 04 2024 14:53:44
Статья в формате PDF 140 KB...
11 04 2024 22:45:15
Статья в формате PDF 313 KB...
10 04 2024 4:33:34
Статья в формате PDF 118 KB...
08 04 2024 21:25:57
Статья в формате PDF 126 KB...
07 04 2024 10:14:34
Статья в формате PDF 137 KB...
06 04 2024 4:31:56
Статья в формате PDF 225 KB...
04 04 2024 14:54:32
Статья в формате PDF 120 KB...
03 04 2024 10:19:46
Статья в формате PDF 113 KB...
02 04 2024 19:46:20
Статья в формате PDF 254 KB...
01 04 2024 20:26:58
Статья в формате PDF 101 KB...
31 03 2024 19:11:33
Статья в формате PDF 105 KB...
29 03 2024 14:18:51
Установлено влияние уксуснокислого свинца (2,5∙10–1 мг/л) на анатомическое строение почвенных и водных корней рогоза узколистного (Typha angustifolia L.). Происходит адаптационное перераспределение активности разрушения паренхимных клеток и образования воздухоносных полостей с водных корней, непосредственно контактирующих с растворенной в воде солью, на почвенные. Объем воздухоносных полостей специфичен периоду вегетации растений и возрасту корней. ...
28 03 2024 5:21:25
Статья в формате PDF 248 KB...
27 03 2024 9:42:31
Статья в формате PDF 120 KB...
26 03 2024 4:41:51
Ранее авторами была показана применимость плазмоподобной теории растворов для расчетов эквивалентной электропроводности растворов различных электролитов в воде и этаноле. В данной статье были экспериментально измерены значения электропроводности хлороводорода в четырех н-спиртах (этаноле, пропаноле, бутаноле и пентаноле) при различных температурах (278-328К), а также получены расчетные значения электропроводности. Сделан вывод о хорошем соответствии расчетных данных экспериментальным. ...
25 03 2024 19:51:27
Статья в формате PDF 111 KB...
24 03 2024 7:14:38
Статья в формате PDF 494 KB...
23 03 2024 15:24:56
Статья в формате PDF 303 KB...
22 03 2024 7:32:14
Статья в формате PDF 242 KB...
21 03 2024 8:43:58
Статья в формате PDF 103 KB...
19 03 2024 19:15:40
18 03 2024 2:33:54
17 03 2024 9:28:50
16 03 2024 10:18:30
Статья в формате PDF 300 KB...
15 03 2024 7:44:21
Статья в формате PDF 204 KB...
14 03 2024 17:43:58
Статья в формате PDF 371 KB...
13 03 2024 3:46:47
Статья в формате PDF 146 KB...
11 03 2024 17:39:10
Статья в формате PDF 105 KB...
10 03 2024 17:18:56
Статья в формате PDF 359 KB...
09 03 2024 0:40:20
Еще:
Поддержать себя -1 :: Поддержать себя -2 :: Поддержать себя -3 :: Поддержать себя -4 :: Поддержать себя -5 :: Поддержать себя -6 :: Поддержать себя -7 :: Поддержать себя -8 :: Поддержать себя -9 :: Поддержать себя -10 :: Поддержать себя -11 :: Поддержать себя -12 :: Поддержать себя -13 :: Поддержать себя -14 :: Поддержать себя -15 :: Поддержать себя -16 :: Поддержать себя -17 :: Поддержать себя -18 :: Поддержать себя -19 :: Поддержать себя -20 :: Поддержать себя -21 :: Поддержать себя -22 :: Поддержать себя -23 :: Поддержать себя -24 :: Поддержать себя -25 :: Поддержать себя -26 :: Поддержать себя -27 :: Поддержать себя -28 :: Поддержать себя -29 :: Поддержать себя -30 :: Поддержать себя -31 :: Поддержать себя -32 :: Поддержать себя -33 :: Поддержать себя -34 :: Поддержать себя -35 :: Поддержать себя -36 :: Поддержать себя -37 :: Поддержать себя -38 ::