В Новосибирском государственном техническом университете (НГТУ) широко проводятся фундаментальные и прикладные научные исследования в области нестационарной аэродинамики. Для выполнения подобных исследований, а также обучения студентов, магистрантов НГТУ основам аэродинамики и гидромеханики на кафедре аэрогидродинамики университета используется аэродинамическая труба дозвуковых скоростей Т-503 [1]. Данная установка является аэродинамической трубой замкнутого типа с открытой рабочей частью и имеет следующие основные характеристики:
- рабочий диапазон скоростей от 0 до 60 м/с;
- диаметр рабочей части 1,2 м, длина 2 м;
- неравномерность скорости в ядре потока диаметром 0,8 м не более 0,8 %;
- степень турбулентности без турбулизирующих устройств около 0,3 %.
Для обеспечения эффективной работы аэродинамической трубы в настоящее время создается система управления и сбора данных для указанной физической установки [2].
Представляемая аэродинамическая труба оснащена рядом технических комплексов, с помощью которых производится управление как самой экспериментальной установкой, так и ходом проведения в ней экспериментов. Далее представлен перечень этих комплексов и выполняемых ими функций.
1. Аэродинамические тензовесы. Предназначены для измерения сил и моментов сил, действующих на исследуемую модель в процессе проведения эксперимента. Использование аэродинамических весов позволяет определить силу лобового сопротивления, подъемную силу, момент тангажа испытываемой модели.
2. Альфа-механизм. С помощью альфа-механизма по команде экспериментатора производится установка требуемого угла атаки, под которым испытываемая модель устанавливается в рабочей части аэродинамической трубы. Данный механизм позволяет проводить экспериментальные исследования моделей под разными углами атаки. Изменение угла атаки в процессе проведения эксперимента может производиться как ручным способом, так и в автоматическом режиме с погрешностью не более ±0,1° по заранее заданной программе.
3. Координатное устройство (или, просто, координатник). Это устройство, предназначенное для перемещения измерительного датчика (например, датчика термоанемометра) в трехмерном пространстве рабочей части аэродинамической трубы по координате и по углу. Таким образом, можно измерять профили скорости потока и их пульсаций, распределения давления в различных сечениях аэродинамической трубы. Перемещение датчика может производиться как ручным способом, так и в автоматическом режиме по заранее заданной программе.
На первом этапе перемещение датчика в автоматическом режиме будет производиться только по Y-координате, в последующем предполагается реализовать возможность перемещения по всем трем координатам.
4. Главный двигатель вентилятора аэродинамической трубы. Обеспечивает вращение вентилятора для создания в трубе воздушного потока. Система осуществляет управление и поддержание постоянства скорости потока в аэродинамической трубе за счет формирования сигналов для цепи управления тиристорным приводом главного двигателя аэродинамической трубы [3].
Управление скоростью потока и поддержание ее постоянства осуществляется на основе алгоритмов PID-регулирования.
Заключение. К настоящему времени разработана структура создаваемой автоматизированной системы, отрабатываются алгоритмы ее функционирования [4 –6]. Производится разработка аппаратных и программных средств для управления указанным экспериментальным оборудованием. Осуществляется разработка и тестирование АРМ оператора, с помощью которого осуществляется взаимодействие экспериментатора с указанным оборудованием аэродинамической трубы. Программное обеспечение строится на основе системы графического программирования LabVIEW.
Представляемая работа выполнялась при финансовой поддержке грантов РФФИ № 14-07-00421 и 12-07-00548.