一种基于干燥系统的连续式风洞的平均露点测量方法与流程

本发明属于风洞测量，具体涉及一种基于干燥系统的连续式风洞的平均露点测量方法。

背景技术：

1、对于大型连续式风洞，为了防止吹风过程中水蒸气在模型表面结露影响试验结果，需要在试验前对风洞内的空气进行干燥处理。

2、常规的干燥空气多次置换干燥方法，需要很高的成本。为了降低成本，目前通过设置专用的干燥系统对风洞内的湿空气进行干燥。由于送回风管路位置限制和风洞内部的复杂结构，导致风洞洞体内存在大量的夹层和拐角形成的气流死角，干燥过程中很难做到所有区域的露点均衡，通常以平均露点作为干燥系统的考核指标之一。平均露点的定义是风洞内所有空气的露点相对于整个风洞容积的算数平均值。对于模型所在的风洞核心流道，露点值必然低于平均露点指标。风洞试验过程中，随着死角处湿空气的扩散，整个风洞的露点将逐渐趋于平均露点。可见，对平均露点进行准确且有效的测量，是保证试验条件的重要前提。

3、如果采用直接测量方法测量平均露点，就需要在整个风洞容积内均匀布置露点传感器。如果露点传感器布置的太少，则测量的结果不够精确。如果露点传感器布置的太多，不仅需要花费很大的成本和精力，而且大量的露点传感器也会对干燥空气的流动产生干扰，导致测量结果不准确。

4、当前，亟需发展一种简单、可靠且便于操作的基于干燥系统的连续式风洞的平均露点测量方法。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是提供一种基于干燥系统的连续式风洞的平均露点测量方法。

2、本发明的基于干燥系统的连续式风洞的平均露点测量方法，包括以下步骤：

3、s10.建立干燥系统；

4、s20.建立测量系统；

5、s30.进行数据采集；

6、s40.进行数据处理。

7、进一步地，所述的步骤s10中的干燥系统在连续式风洞洞体回路中设置有隔离门，连续式风洞洞体回路的外部设置有干燥系统；隔离门一侧为回风总管路，回风总管路上设置有回风管路阀门，隔离门另一侧为送风总管路，送风总管路上设置有送风管路阀门；干燥系统外接干燥系统新风管路；

8、其中，隔离门促使干燥气流沿连续式风洞洞体回路流动，防止送风口、回风口之间的气流短路；干燥系统由若干台并联的干燥设备组成；干燥系统新风管路从外界引入新风，保持干燥过程中连续式风洞洞体回路的微正压；

9、以连续式风洞洞体回路和干燥系统组成的干燥回路的整体作为研究对象，基于质量守恒原理，即干燥前后水蒸气质量守恒，通过测量干燥过程中干燥系统的送风水蒸气质量和回风水蒸气质量，计算干燥完成后连续式风洞洞体回路内的水蒸气质量；假设干燥开始前，连续式风洞洞体回路内的水蒸气质量为，干燥系统的回风水蒸气质量为，送风水蒸气质量为，干燥完成后，连续式风洞洞体回路内的水蒸气质量为，干燥过程中通过管道缝隙泄露的空气中水蒸气质量为，则。

10、进一步地，所述的步骤s20的测量系统包括三个测量点，在连续式风洞洞体回路上设置风洞空气测量点ⅰ，在回风总管路上设置回风总管路测量点ⅱ，在送风总管路上设置送风总管路测量点ⅲ；

11、风洞空气测量点ⅰ位于连续式风洞洞体回路内部腔体或内壁壁面；采集参数包括连续式风洞洞体回路内的露点dp、温度t和压强p；风洞空气测量点ⅰ位于连续式风洞洞体回路内部腔体时，测量设备为手持露点仪、温度计、压力计；风洞空气测量点ⅰ位于连续式风洞洞体回路内壁壁面时，测量设备为露点、温度、压力传感器；

12、回风总管路测量点ⅱ位于回风总管路上远离干燥系统的截面上，采集参数包括截面的露点dp、温度t和压强p和风速v；测量设备依次对应露点传感器、温度传感器、压力传感器和风速传感器，其中，露点传感器、温度传感器和压力传感器均安装在连续式风洞洞体回路内壁壁面上，风速传感器安装在连续式风洞洞体回路内部腔体的中心线上，风速传感器的探头朝向来流；

13、送风总管路测量点ⅲ位于送风总管路上远离干燥系统的截面上，采集参数包括截面的露点dp、温度t和压强p和风速v；测量设备依次对应露点传感器、温度传感器、压力传感器和风速传感器，其中，露点传感器、温度传感器和压力传感器均安装在连续式风洞洞体回路内壁壁面上，风速传感器安装在连续式风洞洞体回路内部腔体的中心线上，风速传感器的探头朝向来流。

14、进一步地，所述的回风总管路测量点ⅱ和送风总管路测量点ⅲ的风速通过测量总压进行间接计算；总压测量采用总压传感器，总压传感器安装在连续式风洞洞体回路内部腔体的中心线上，朝向来流；

15、温度测量值为，单位为k；总压测量值为和压强测量值为，单位均为pa；查询空气焓湿表得到相对湿度和饱和水蒸汽压的值；

16、计算湿空气密度，单位kg/m3：

17、；

18、计算速度值，单位m/s：

19、。

20、进一步地，所述的步骤s30的数据采集包括以下步骤：

21、s31.干燥前，采集风洞空气测量点ⅰ的数据；

22、干燥前，采集风洞空气测量点ⅰ的空气露点、温度和压强；

23、s32.进行连续式风洞洞体回路干燥；

24、开启干燥系统，对连续式风洞洞体回路进行干燥；

25、s33.采集回风总管路测量点ⅱ和送风总管路测量点ⅲ的数据；

26、在干燥过程中，每隔固定的时间周期采集回风总管路测量点ⅱ的露点、温度、风速、压强和送风总管路测量点ⅲ的露点、温度、风速、压强，直至干燥过程结束；

27、s34.干燥后，采集风洞空气测量点ⅰ的数据；

28、干燥后，采集风洞空气测量点ⅰ的压强。

29、进一步地，所述的步骤s40的数据处理包括以下步骤：

30、s41.干燥前，解算连续式风洞洞体回路内的空气参数；

31、s411.通过空气焓湿表查询干燥前的风洞空气测量点ⅰ的露点、温度下的相对湿度、饱和水蒸气压和含湿量；

32、s412.计算干燥前风洞空气密度：；

33、s413.计算干燥前风洞空气质量：，为风洞容积；

34、s414.计算干燥前风洞内水蒸气质量：；

35、s42.解算干燥过程中回风总管路测量点ⅱ的回风参数；

36、s421.对于回风总管路测量点ⅱ每个时刻采集的一组数据，由空气焓湿表查询露点、温度下的相对湿度、饱和水蒸气压和含湿量；

37、s422.计算每个时刻的空气密度：；

38、s423.计算每个时刻的回风质量流量：，为风速，为回风总管路测量点ⅱ所在的截面面积；

39、s424.计算每个时刻的水蒸气质量流量：；

40、s425.计算回风质量：；

41、s426.计算回风水蒸气质量：；

42、s43.解算干燥过程中送风总管路测量点ⅲ的送风参数；

43、s431.对于送风总管路测量点ⅲ每个时刻采集的一组数据，由空气焓湿表查询露点、温度下的相对湿度、饱和水蒸气压和含湿量；

44、s432.计算每个时刻的空气密度：；

45、s433.计算每个时刻的回风质量流量：，为风速，为送风总管路测量点ⅲ所在的截面面积；

46、s434.计算每个时刻的水蒸气质量流量：；

47、s435.计算送风质量：；

48、s436.计算送风水蒸气质量：；

49、s44.估算空气泄露参数；

50、s441.查询步骤s431获得的每个时刻的含湿量和步骤s432获得的每个时刻的空气密度；

51、s442.由给定的风洞体积泄露率指标，单位m3/s，估算泄露空气质量：；

52、s443.估算每个时刻泄露的水蒸气质量流量：；

53、s444.估算泄露的水蒸气质量：；

54、s45.干燥完成后，解算连续式风洞洞体回路内的空气参数；

55、s451.计算干燥完成后风洞空气质量：；

56、s452.计算干燥完成后风洞水蒸气质量：；

57、s453.计算干燥完成后风洞内平均温度：

58、；

59、其中，为风洞容积，为干空气的摩尔质量，为干空气的气体常数，为水蒸气的摩尔质量，为水蒸气的气体常数；

60、s454.计算干燥完成后的平均含湿量：；

61、s455.由空气焓湿表查询温度、含湿量下的相对湿度和露点，露点即为干燥完成后风洞的平均露点。

62、本发明的基于干燥系统的连续式风洞的平均露点测量方法，具有严密的科学理论支撑，相比于直接测量的方法，使用的仪器设备大大减少，数据采集过程简单，数据处理流程清晰，便于计算机编程实现，能够有效提高测量的准确度，减少测量的时间和成本。

63、本发明的基于干燥系统的连续式风洞的平均露点测量方法能够实现对大型连续式风洞干燥完成后平均露点指标的测量，对于考核干燥系统的性能、评估风洞内整体气流状态、可靠保障试验条件具有十分重要的意义。

64、本发明的基于干燥系统的连续式风洞的平均露点测量方法不仅能够应用于风洞测量领域，对于其他领域具有相似结构和工作原理的干燥回路平均露点的测量也具有重要的借鉴和推广应用价值。