[发明专利]一种基于叶片结冰实验的压力测试系统及方法

权利要求书

1.一种基于叶片结冰实验的压力测试系统，其特征在于：包括氮气瓶、储气罐、气泵、压力扫描阀及测压抑冰转换器；所述测压抑冰转换器包括壳体及多孔滑块；所述壳体采用直筒型结构，所述多孔滑块位于壳体内，多孔滑块在壳体内仅具有直线滑移自由度；在所述多孔滑块内开设有若干透气通孔，若干透气通孔平行分布且位于同一平面内，透气通孔的数量与叶片上的测压孔数量相等，透气通孔通过管路与叶片上的测压孔相连通；所述壳体内沿轴向划分为测压位和抑冰位；在所述测压位所对应的壳体侧壁上开设有若干测压通气孔，测压通气孔的数量与透气通孔的数量相等且位置一一对应，测压通气孔通过管路与压力扫描阀相连通；当所述多孔滑块位于测压位时，所述叶片上的测压孔依次通过透气通孔及测压通气孔与压力扫描阀相连通；在所述抑冰位所对应的壳体侧壁上开设有抑冰通气孔，抑冰通气孔内端孔口所在侧的壳体侧壁内表面开设有抑冰通气沟槽，抑冰通气孔外端孔口通过管路与储气罐的出气口相连通，储气罐的进气口与气泵的出气口相连通，气泵的进气口与大气相连通；当所述多孔滑块位于抑冰位时，所述叶片上的测压孔依次通过透气通孔、抑冰通气沟槽及抑冰通气孔与储气罐相连通，在抑冰通气孔与储气罐之间的管路上设置有第一电动截止阀；在所述测压位所在侧的壳体端部壁板上分别开设有第一换位进气口和第一换位出气口；在所述抑冰位所在侧的壳体端部壁板上分别开设有第二换位进气口和第二换位出气口；所述氮气瓶的出气口分两路输出，第一路与第一换位进气口相连通，第二路与第二换位进气口相连通，在第一换位进气口与氮气瓶之间的管路上设置有第二电动截止阀，在第二换位进气口与氮气瓶之间的管路上设置有第三电动截止阀；所述第一换位出气口与大气相连通，在第一换位出气口与大气之间的管路上设置有第四电动截止阀；所述第二换位出气口与大气相连通，在第二换位出气口与大气之间的管路上设置有第五电动截止阀；在所述测压位所在侧的壳体内部腔室中设置有第一换位驱动波纹管，第一换位驱动波纹管一端管口密封连接在多孔滑块上，第一换位驱动波纹管另一端管口密封连接在壳体端部壁板上，所述第一换位进气口和第一换位出气口均与第一换位驱动波纹管的管内腔室相连通，在第一换位进气口与第一换位出气口之间的壳体端部壁板内表面设置有第一限位块；在所述抑冰位所在侧的壳体内部腔室中设置有第二换位驱动波纹管，第二换位驱动波纹管一端管口密封连接在多孔滑块上，第二换位驱动波纹管另一端管口密封连接在壳体端部壁板上，所述第二换位进气口和第二换位出气口均与第二换位驱动波纹管的管内腔室相连通，在第二换位进气口与第二换位出气口之间的壳体端部壁板内表面设置有第二限位块。

2.根据权利要求1所述的一种基于叶片结冰实验的压力测试系统，其特征在于：在所述储气罐上安装有压力传感器，通过压力传感器对储气罐的压力进行实时监测，压力传感器的信号输出端与计算机进行电连接；在所述储气罐外部设置有压力控制器，压力控制器的信号输入端与计算机进行电连接，压力控制器的信号输出端与气泵的信号输入端进行电连接；所述压力扫描阀的信号输出端通过压力扫描数据处理器与计算机进行电连接；在风洞内安装有风速传感器，通过风速传感器对风洞内的实时风速进行监测，风速传感器的信号输出端与计算机进行电连接；所述第一电动截止阀、第二电动截止阀、第三电动截止阀、第四电动截止阀及第五电动截止阀的信号输入端均与计算机进行电连接。

3.一种基于叶片结冰实验的压力测试方法，采用了权利要求1所述的基于叶片结冰实验的压力测试系统，其特征在于包括如下步骤：

步骤一：将第一电动截止阀、第二电动截止阀、第三电动截止阀、第四电动截止阀及第五电动截止阀均调整为关闭状态；

步骤二：打开氮气瓶，预设多孔滑块换位时的供气压力；

步骤三：启动气泵，向储气罐内充气，直到储气罐内的压力达到初始预设值；

步骤四：通过风速传感器对风洞内的实时风速进行监测；

步骤五：根据公式P＝P₀×(1+0.01×V)计算储气罐的抑冰设定压力，式中，P为储气罐的抑冰设定压力，P₀为储气罐的初始预设压力，V为风洞内实际风速；其中，风洞内实际风速只采用稳定风速，且风洞内实际风速的允许误差为±1m/s；

步骤六：启动气泵，向储气罐内补气，直到储气罐内的压力达到抑冰设定压力，且抑冰设定压力的允许误差为±0.01MPa；其中，按照抑冰设定压力的误差上限进行补气，且抑冰设定压力处于允许误差范围内时，则无需执行补气动作；

步骤七：当风洞内开展叶片结冰实验时，将第二电动截止阀和第五电动截止阀调整到开启状态，由氮气瓶向第二换位驱动波纹管内充气，使第二换位驱动波纹管充气伸长以驱动多孔滑块向抑冰位移动，直到多孔滑块顶靠在第一限位块上，此时叶片上的测压孔依次通过透气通孔和抑冰通气沟槽与抑冰通气孔相连通；

步骤八：将第二电动截止阀和第五电动截止阀调整为关闭状态，同时将第一电动截止阀调整为开启状态，此时抑冰通气孔与储气罐相连通，储气罐通过卸压排气气流清除叶片测压孔内的水，避免水在测压孔内结冰；其中，储气罐的卸压排气采用间歇式卸压排气方式，并按照公式T＝T₀-0.5×V²计算储气罐的单次卸压排气时长，式中，T为储气罐的单次卸压排气时长，T₀为卸压排气间隔设定时长，V为风洞内实际风速；其中，当储气罐内的实际压力低于抑冰设定压力的误差下限时，则执行补气动作，并按照抑冰设定压力的误差上限进行补气；

步骤九：当叶片表面开始结冰后，将第三电动截止阀和第四电动截止阀调整到开启状态，由氮气瓶向第一换位驱动波纹管内充气，使第一换位驱动波纹管充气伸长以驱动多孔滑块向测压位移动，直到多孔滑块顶靠在第二限位块上，此时叶片上的测压孔依次通过透气通孔及测压通气孔与压力扫描阀相连通，通过压力扫描阀采集叶片表面压力，之后经过压力扫描数据处理器的处理后上传至计算机中；

步骤十：将第三电动截止阀和第四电动截止阀调整到关闭状态，同时将第二电动截止阀和第五电动截止阀调整到开启状态，使多孔滑块重新回到抑冰位，之后继续执行间歇式卸压排气，防止叶片测压孔结冰堵塞。