针对传统的模拟调节阀和数字阀存在的不足,在FL-12风洞设计了一种流量精确控制的高压供气系统。首先通过ER5000控制器和先导比例阀驱动多台薄膜式减压阀实现气流压力的初步调节;然后在此基础上,采用基于PCM数字阀和等百分比流量特性的针型阀共同实现气体流量的精确控制;其次采用带蜂窝器和阻尼网的临界流文丘里流量计进行气流的精确测量;最后,提出基于非线性自整定PID的流量控制算法。试验结果表明,该供气系统的流量调节范围为0.1~8 kg/s,流量控制的绝对精度为±3 g/s,相对控制精度为0.04%,动态调节性能优异,可为风洞进气道等试验提供重要保障。

随着风洞高压供气试验对流量调节的指标不断提高,模拟调节阀已无法完全满足试验需求,同时针对目前数字阀存在的不足,设计了一种基于PCM数字阀和针形阀相结合的流量调节装置。该装置先通过PCM数字阀提供基准流量,针形阀再进行微调,从而实现流量调节。介绍了PCM数字阀喷嘴结构的设计、喉道面积的分配和电磁阀的参数计算,以及针形阀流量特性的分析、阀体结构和电动作动筒的设计,提出了流量控制流程和基于非线性自整定的PID调节控制策略。结果表明:该装置的流量调节范围达到了0.1~8.1 kg/s,绝对控制精度优于±3 g/s,相对控制精度优于±0.04%FS,同时具有调节时间短、超调量小、鲁棒性好等特点,可为风洞高压供气试验提供有力支撑。