АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ ИНФОРМАЦИОННАЯ СИСТЕМА ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССОВ СМЕШЕНИЯ И ГОРЕНИЯ

1

• Авторы
• Файлы

Гилев В.М. Батурин А.А. Добровольская Т.Н. Гаранин А.Ф. Статья в формате PDF 133 KB

Введение

В процессе создания современных сверхзвуковых летательных аппаратов важную роль играет экспериментальное моделирование двигательных установок этих аппаратов. Для проведения подобных исследований в ИТПМ СО РАН создана специальная аэродинамическая установка - труба смешения, в которой изучаются процессы смешения и горения при сверхзвуковых режимах обтекания [1 - 2].

Труба смешения (ТС) является трубой периодического действия с закрытой рабочей частью, работающей от газгольдеров среднего давления Р_р = 20 ати. Труба предназначена для исследования физических процессов горения в сверхзвуковом холодном потоке вблизи поверхности различных тел (температура торможения Т_о = (290 - 300) Кº, давление торможения Р_о = 2 - 13 ата, сечение рабочей части (в плоскости среза сопла) - 200 × 200 мм²).

Установка может перестраиваться на дозвуковые режимы течения с получением скорости потока, соответствующей числам Маха М = 0.2 ÷ 0.8.

1. Назначение и основные функции информационно-измерительной системы. Информационно-измерительная система установки ТС предназначена для сбора экспериментальных данных с различных датчиков (манометров, термопар, тензовесов и пр.), калибровки датчиков, преобразования полученных данных в необходимую форму (из вольт в градусы Кельвина, ата, кг/с и т.п.), отображения и сохранения результатов эксперимента. Количество измерительных каналов - от 1 до 16. В качестве АЦП используется модуль L-1450 фирмы L-CARD (16 кaнaльный АЦП, скорость опроса до 100 кГц).

2. Структура информационно-измерительного комплекса. Информационно-изме-рительный комплекс включает в себя аэродинамическую трубу, как объект автоматизации, датчики измеряемых параметров (давление, температура и т.д.) с блоками стабилизированного питания, коммуникационные кабели, связывающие датчики с соответствующими измерительными каналами АЦП, АЦП (плата L-1450 фирмы L-Card) и персональный компьютер с программным обеспечением измерительной системы. Плата АЦП установлена в ISA слот ПК.

3. Техническое описание информационно-измерительной системы. Подсистема сбора и обработки экспериментальных данных выполнена с использованием платы АЦП L-1450 фирмы L-Card. Разработанная система обеспечивает подключение до 16-ти различных датчиков. При всех задействованных каналах частота опроса одного канала может достигать 25 кГц.

Система позволяет произвести предварительную конфигурацию эксперимента, назначить используемые измерительные каналы платы, выбрать тип подключаемых к ним датчиков, выбрать требуемые коэффициенты усиления и преобразования, частоту измерений, а также снять «нулевые» показания датчиков.

В ходе эксперимента для контроля текущие измеряемые параметры отображаются на экране в текстовом виде. В конце измерений данные пересчитываются по заданным коэффициентам в реальные величины (температура, давление, расход и т.п.), отображаются в виде графиков и сохраняются в файле на жестком диске ПК.

Для устранения низкочастотных помех и наводок предусмотрен режим осреднения данных за заданный временной интервал.

4. Программное обеспечение информационно-измерительной системы

Для обеспечения сбора экспериментальных данных разработана специальная программа [3]. Окно программы состоит из двух вкладок: «Настройки» и «Эксперимент». На вкладке «Настройки» задаются параметры сбора данных модуля L-1450, константы для расчета производных величин (число Маха, расход водорода, расход воздуха, расход смеси, коэффициент избытка воздуха (alfa)), единицы измерения для каждого канала, цвет отображения на графике, коэффициенты преобразования в требуемую величину. Также на этой вкладке расположены элементы управления для снятия «нулей» датчиков.

Вкладка «Эксперимент» предназначена для запуска сбора данных и их отображения.

Заключение

Таким образом, в данной работе представлен автоматизированный информационно-измерительный комплекс, предназначенный для проведения экспериментов в аэродинамической трубе смешения ТС. Данный комплекс служит для автоматизации измерения и сбора экспериментальных данных при проведении различных аэродинамических исследований в трубе ТС с горением в сверхзвуковом потоке. Использование системы автоматизации позволяет увеличить эффективность проведения экспериментов на данной аэродинамической установке.

В настоящее время система автоматизации работает в режиме опытной эксплуатации. С ее использованием отpaбатываются научно-методические вопросы проведения экспериментов по изучению процессов горения при сверхзвуковых режимах течения газа.

Работа выполнялась при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (грант РФФИ № 09-07-00480).

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Garanin A.F., Tretyakov P.K., Tupikin A.V. The flow in a wake of a longitudinal electric discharge // Intern. Conf. on the Methods of Aerophys. Research: Proc. Pt. II. - Novosibirsk, 2000. - P. 68 - 71.
2. Воронцов С.С., Гаранин А.Ф., Грачев Г.Н., Пономаренко А.Г., Смирнов А.Л., Третьяков П.К., Тупикин А.В., Яковлев В.И. Воздействие импульсно-периодического излучения СО₂-лазера на процесс горения гомогенных топливно-воздушных смесей // Современные проблемы аэрогидродинамики. Тезисы докладов IX школы-семинара, 5 - 14 сентября 2001, Туапсе, «Буревестник», МГУ, Изд-во Московского университета, 2001. - С. 16.
3. Батурин А.А., Гилев В.М., Добровольская Т.Н., Саленко С.Д. Автоматизированный сбор данных в модельном аэрофизическом эксперименте // Труды XIV Байкальской Всероссийской конференции «Информационные и математические технологии в науке и управлении». Часть II. - Иркутск: ИСЭМ СО РАН, 2009. - С. 67 - 73.

---