[发明专利]大型盐雾环境模拟试验系统温场控制方法

说明书

技术领域

本发明属于环境模拟技术领域。具体来说，涉及一种大空间盐雾模拟实现时温场控制的种方法。

背景技术

在盐雾暴露阶段，为确保盐雾的自然均匀沉降，试验空间不允许有空气流动，空气流速基本为零，致使温场控制无法采用常规的空调送风进行调节。目前，小型试验箱中，均采用对流传热的方式对空间进行升温，如夹套循环加热等。

该方式下，由于试验箱体空间较小，试验空间在各方向上的传热初始条件、边界条件基本相同，热流密度分布基本一致，而且小空间内自然对流作用下的受热空气流动充分，均有利于促进温场的均匀化，使温场控制的精度较易实现。

当试验空间的长度达到15米，高度达到7米时，传热特性在水平和垂直方向的差异就无法忽略。同时，自然对流作用下的气流也不能充分流动、混合，空间必然形成一个多温度场的动态平衡，导致试验空间温度在水平方向和垂直方向上存在较大差异。此外，大型武器装备进行试验时，对空间温场分布的影响也将是不可忽略的因素，而这种影响因与试件的大小、外形，以及试验时停放位置有关成为一个随机干扰。因此，大型空间的温场控制如仍采用整体调节，当局部温场指标超出允差时，无法通过局部调节消除超差。

发明内容

本发明提供一种温场分区组合控制的方法，解决大空间盐雾模拟系统的温场实现时，边界条件复杂、不均匀性强、随机干扰等问题，以有效的主动控制，使试验空间温度和温度梯度满足试验指标要求。

本发明通过下列技术方案实现：

一种大型盐雾试验空间的温场分区组合控制的方法，包括侧壁加热设置步 骤、地面加热设置步骤和加热控制步骤；

侧壁加热设置步骤，包括将大型盐雾试验空间的两相对侧壁进行分格处理，一个侧壁加热面尺寸为2m宽×1m高，盐雾试验空间的两侧壁加热面的列数为试验空间长度除2m取整，行数为有效空间高度除1m取整，每个分格内设置一个带有独立温度控制部件的侧壁加热装置，通过统一或有差别设定各装置的温度，具备对温场进行整体调节与分区调节的能力，可微调试验空间在横向和纵向上的温场分布，实现温度和温度梯度的主动控制；

地面加热设置步骤，包括将大型盐雾试验空间的地面进行分格处理，一个地面加热面的宽度为试验空间，长度为2.5m，盐雾试验空间的地面加热面的数为试验空间长度除2.5m取整，每个格子中设置一个带有独立温度控制部件的地面加热装置，通过统一或有差别设定各装置的温度，具备对温场进行整体调节与分区调节的能力，可微调试验空间在横向和纵向上的温场分布，实现温度和温度梯度的主动控制；

加热控制步骤，将温场控制过程采用了随机差分形式控制，并采用参数在线辨识、输出在线预估、侧壁与地面加热实时调节的方式，总体步骤如下：

步骤1：建立试验空间温场输入输出模型，该模型为双输入、单输出模型，其中，输入包括地面和侧壁加热单元的实时温度的平均值；输出为试验空间几何中心温度；

步骤2：通过多次试验，进行系统结构辨识，计算随机差分模型的阶次与时滞；

步骤3：启动温控，进行模型参数的在线辨识；

步骤4：进行系统时滞的最优预报，当温度逼近温场中心值时，控制侧壁单元与地面单元的进入各单元的自校控制；

步骤5：温度范围满足指标时，进行梯度条件判断，并启动实时回风温控和梯度调节功能；

步骤6：根据梯度判断结果，对一定的局部单元的自校正目标值进行有差别设定，直至温场梯度指标满足要求，在喷雾开始前，建立合格的温场；

步骤7：进入盐雾暴露阶段后，根据温场测量系统反馈，进行实时地温度、温度梯度的计算判断，并对加热单元，采用整体调节或局部调节。

其中，侧壁加热装置包括作为外部保温层的保温板(13)、作为中间内热源 层的加热席(10)及测量其加热温度的温度传感器(11)、作为内部防腐传热层的防腐传热板(12)以及外部框架(14)，电热席(10)、温度传感器(11)固定敷设在保温板(13)上，其上覆盖钢丝网，再覆盖厚度9mm-12mm的水泥层，水泥层通过外部框体(14)固定；其中，保温板(13)为聚苯乙烯泡沫塑料夹芯板或聚氯乙烯泡沫塑料夹芯板等泡沫塑料保温板，其厚度优选80mm-120mm。

其中，地面加热装置主要包括外部保温层(17)、作为中间内热源层的内置加热电缆(15)及温度传感器(16)和作为外部传热层的混凝土防腐传热层(18)，其中，保温层为建筑常规保温层，内热源为嵌入凹槽中的加热电缆，传热层为厚密实混凝土。