直流性风洞校准仪校准装置方案

北京圣达骏业科技有限公司

风洞实验装置设计方案

1.       风洞概述 

低速风洞主要用于各类风速仪校准实验室，并可为风速测量仪器的研制、开发、试验、生产和使用提供检定、测试和试验手段。适用于以人工的方式产生并且控制气流，用来模拟实体表面气体的流动情况，并可测量气流对实体表面的作用效果以及观察流体现象。

风洞实验具有以下特点：

1.1       7风洞中的气流参数，如速度、压力等，都可以比较精确的控制，并且可以随时改变。 

1.2       风洞实验在室内进行，一般不受大气环境变化的影响，可以连续进行实验，设备利用率很高。 

1.3       风洞实验时，实验样件为静止状态，保证了测量的准确和安全。 

整个系统通过计算机进行控制。通过控制轴流风机在风道中形成可控的气流。同时， 计算机控制系统可采集、存储和输出风速等数据。设备具有较高的自动化水平。       2．针对此项目在设计时考虑的重点 

此项目主要用于各企业单位的各类风速仪进行量值传递、检定、校准使用。2.1 测试段采用开口式结构，有效降低外界空气扰动对风洞测试的影响。 

2.2       风洞满足以下检定规程，可以保证客户检定、校准不同行业使用的测风类仪器仪表。 

1.JJG（建设)0001-1992 热球式风速仪 

2.   .    JJG 431-2014 轻便三杯风向风速表检定规程 

3.     . JJG 515-1987 轻便磁感应风向风速表检定规程 

4.JJG518-1998 皮托管国家计量检定规程 。

5.通过数字图像摄取目标转换成图像信号，传送给专用的图像处理系统并保存，能能够对流体流动、燃烧、机械运动等物理过程进行采集、记录、保存。

2.3       着重考虑设备兼容功能

   根据市场上常见风速仪需预留布孔位置（人性化设计）        

2.4       直流性风洞校准仪规格参数 

风洞主要技术参数 

风速传感器安装示意图：

主要元器件构成 

风速标准器 （风速比对器具）非电气 手动计算配置（成本相对较低）

动力部分介绍： 

3.1驱动电机 

风洞选择交流三相异步电动机作为驱动电机，具有以下特点：通过改变驱动电机的转速可以改变风道内的空气流速，输出精度高，调速范围宽，操作方便，可靠性强。 

3.2 电气动力系统控制 

动力控制系统以工控机为核心，变频器为调速驱动核心，程序控制器为系统逻辑控制核心组成。

交流电机驱动风扇运行产生稳定气流；读取安装于风洞中的温湿度传感器、大气压力传感器等计算实际风速值，反馈给计算机，通过显示器输出。

         考虑到设备整体运行稳定性，变频器采用ABB，具有信息处理快、可靠性高等优点。PLC 采用三菱/西门子产品，工控机采用研华工控产品，都是成熟、可靠性高的代表产品。

4.1                       产品 EMC 方面设计

为了避免对实验样件和实验室内其它设备的电磁干扰，设备在设计时考虑到 EMC 的设计准则。

例如提供符合 EMC 标准的电控柜、操作台，电缆滤波、良好接地等措施。6.风道部分介绍  

风道分为扩压段、试验段、收缩段、稳定段共四部分。

5.1 扩压段 

沿气流方向扩散的管道，使气流减速，使动能转变为压力能，以减小风洞中气流能力的损失，降低风洞需要的功率气流在管道中的能力损失与气流的流速的三次方成正比，流速低，则损失小。扩压段使来自试验段的气流迅速减速，可使整个风洞的能量损失减小。

5.2 收缩段 

在低速风洞中收缩段位于稳定段与试验段之间，是一段顺滑过度的曲线形管道，横截面沿流向逐渐减小。收缩段的功能，使来自稳定段的气流均匀加速，并改善试验段的流场品质，气流流过收缩段时，气流流速单调增加，避免气流在洞壁上发生分离，收缩段出口处气流均匀，方向平直并且稳定。本风洞收缩曲线为双三次曲线。 

5.3 稳定段 

在稳定段内部设有整流装置。所谓整流装置是指蜂窝器和整流网，蜂窝器为正六边形铝制材料，具有强度高、耐腐蚀等优点。整流网为 3 层，目数为 18 目。

5.4 试验段 

本风洞采用闭口试验段的形式，防止在测量过程中外界环境对试验结果的影响。7.数据采集及控制部分 

系统具有风速调节学习功能，根据设定的风速值自动调节风机转速，并根据输入的差压值及空气密度补偿自动计算出标准风速值。

系统自动采集风洞试验段的温度等数据，可将采集的数据进行存储。存储的数据可以通过打印机以 EXCEL 表格的形式输出。

6.标准测试系统 

6.1  皮托管8静压孔设计 符合GB1236-2017标准 （主标准器）

皮托管系数计算

     按式分别计算每个检定点的 Ki 值

       以下是手工或者自动化内部程序代入公式说明：

      V  K

式中： P ---标准皮拖管测得的差压值，Pa

                     P1i    ---空气密度（温湿度+空盒气压算）

         K ---标准皮托管系数

                      V:标准风速m/s

以下是自动化测试系统操作说明 ：

说明共包括：使用前准备工作，启动操作系统，参数设置，开始试验，数据报

表等几个组成部分。9.1 使用前准备工作

          正确安装好所有的线路并确保机械装置无异常后，打开总电源开关，系统的工作中指示灯亮起，然后启动计算机。 

9.2       启动操作系统 

          风洞测试系统已经预先安装在电脑中，使用时只需双击桌面的“风洞测试系统” 快捷方式按钮即可。

9.3       参数设置 

          参数设置中可设置被检产品的信息，同时检定装置的信息也可设置，环境参数等自动采集。 

在设置好所有的参数后，点击“确定”按钮系统自动保存所设置数据并进入具体的测试对象界面，在该界面下设置具体的试验参数如风速测试点值和误差，设置完成点击“确定”按钮进入到试验主界面。界面如下图所示，具体参数及格式可根据用户要求做修改。

图 5.参数设置界面（参考）

6.1自动采集部分工况点设置举例：

被检产品工况点设置中，可实现自定义风速测试，预设系列风速自动标定。被检产品的相关计算系数可根据客户提供的具体要求进行更改。界面如下图所示，具体参数及格式可根据用户要求做修改。

图 6.工况点设置界面（参考）

6.2 测试主界面 

测试主界面主要包括产品的基本信息、风洞运行模拟示意图、实时数据显示、数据采集汇总、测试控制按钮、参数设置汇总及风机转数显示组成。

测试界面友好，简单易用，主要根据提示操作即可，界面按钮具有自锁功能， 安全可靠，不会因误操作而影响风洞性能及测试结果。

测试软件具有风速调节学习功能，根据设定的风速值自动调节风机转速，并根据输入的差压值自动计算出标准风速值。

测试软件风速计算所需温度、大气压力等参数自动采集，标准风速自动计算， 如果被检产品自带模拟量输出功能，测试软件可自动采集被检产品的风速参数等， 如果没有可手动输入，根据实测风速可形成回归方程。界面如下图所示，具体参数及格式可根据用户要求做修改。

图 7.测试界面（参考）