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申请/专利权人：中国空气动力研究与发展中心高速空气动力研究所

摘要：本发明属于高速风洞试验设备技术领域，公开了一种解决大滞后系统快速响应问题的风洞总温控制装置及方法。风洞总温控制装置包括板式换热器、闭式水泵、开式水池、冷却塔和开式水泵；板式换热器的前端为风洞端，后端为冷却端。风洞总温控制方法包括一级主动前置、二级主动前置和三级闭环精调。一级主动前置通过控制冷却塔的开启台数和开启频率，实现对开式水温的稳定控制；二级主动前置通过控制开式水泵的开启台数和开启频率，实现对闭式水温的稳定控制；三级闭环精调通过控制闭式水泵的开启台数和开启频率，实现对风洞总温的精确控制。该风洞总温控制装置及方法适用于解决大滞后系统快速响应问题，能够实现对大型风洞总温稳定与精确控制。

主权项：1.解决大滞后系统快速响应问题的风洞总温控制方法，用于解决大滞后系统快速响应问题的风洞总温控制装置，风洞总温控制装置用于大型高速风洞，按照风洞气流的流动方向，大型高速风洞包括闭环连接的试验段（1）、主压缩机（2）和主换热器（3），控制对象是风洞总温T0；其特征在于，所述的风洞总温控制装置包括板式换热器（4）、闭式水泵（5）、开式水池（6）、冷却塔（7）和开式水泵（8）；板式换热器（4）的前端为风洞端，板式换热器（4）的后端为冷却端；主换热器（3）、板式换热器（4）的风洞端和闭式水泵（5）闭环连接，组成第三级调节系统；闭式水温T1为板式换热器（4）的风洞端与闭式水泵（5）之间的管路温度，闭式水流量Q1为闭式水泵（5）与主换热器（3）之间的水流量；板式换热器（4）的冷却端、冷却塔（7）、开式水池（6）和开式水泵（8）闭环连接，组成第二级调节系统；开式水温T2为开式水池（6）和开式水泵（8）之间的管路温度，开式水流量Q2为开式水泵（8）与板式换热器（4）的冷却端之间的水流量；冷却塔（7）与开式水池（6）进行独立的热交换，组成第一级调节系统；解决大滞后系统快速响应问题的风洞总温控制方法，包括以下步骤：S10.第一级主动前置控制，包括以下流程：S11.根据风洞运行工况计算出风洞热负荷H；S12.根据热负荷H设定冷却塔（7）的开启台数N3；预先设定冷却塔（7）的开启台数N3对应的热负荷常数序列：H0、H1、H2、H3、H4；当H0＜H≤H1，N3=1；当H1＜H≤H2，N3=2；当H2＜H≤H3，N3=3；当H3＜H≤H4，N3=4；当H＞H4，N3=5；S13.根据热负荷H和冷却塔（7）的开启台数N3，计算冷却塔（7）的运行频率f3：f3=A3*（HN3）^2+B3*（HN3）+C3，式中A3、B3、C3为预先设定的常数；S20.第二级主动前置控制，包括以下流程：S21.根据热负荷H计算开式水流量Q2：Q2=A2*H^2+B2*H+C2，式中A2、B2、C2为预先设定的常数；S22.根据开式水流量Q2，确定开式水泵（8）的开启台数N2；预先设定开式水泵（8）的开启台数N2对应的开式水流量常数序列：Q20、Q21、Q22、Q23、Q24；当Q20＜Q2≤Q21，N2=1；当Q21＜Q2≤Q22，N2=2；当Q22＜Q2≤Q23，N2=3；当Q23＜Q2≤Q24，N2=4；S23.根据开式水流量Q2、开式水泵（8）的开启台数N2、开式水泵（8）所需扬程和开式水泵（8）的特性曲线计算开式水泵（8）的开启频率f2；完成开式水温T2和闭式水温T1的稳定控制，达到T2≤30℃、T1≤32℃；S30.第三级闭式精调控制，包括以下流程：S31.根据热负荷H计算闭式水流量Q1：Q1=A1*H^2+B1*H+C1，式中A1、B1、C1为预先设定的常数；S32.根据闭式水流量Q1设定闭式水泵（5）的开启台数N1；预先设定闭式水泵（5）的开启台数N1对应的闭式水流量常数序列：Q10、Q11、Q12；当Q10＜Q1*1.1≤Q11，N1=2；当Q11＜Q1*1.1≤Q12，N1=3；其中，1.1为安全系数；S33.根据闭式水流量Q1、闭式水泵（5）的开启台数N1、水泵特性曲线计算闭式水泵（5）的开启频率f1；S34.通过风洞总温T0的变化斜率M判断风洞总温T0是否达到稳定，当M≤X℃min时，认为风洞总温T0达到稳定；其中，X为预先设定的常数；否则返回S31，直至风洞总温T0达到稳定；完成风洞总温T0的稳定控制，达到大型高速风洞气流总温波动值△T0≤1K的技术指标。

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