Научный журнал
Международный журнал экспериментального образования

ISSN 2618–7159
ИФ РИНЦ = 0,757

ОСОБЕННОСТИ ПОСТРОЕНИЯ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМ ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ КОМПЛЕКСНЫХ АЭРОДИНАМИЧЕСКИХ ЭКСПЕРИМЕНТОВ

Гилев В.М. 1, 2 Шпак С.И. 1
1 ФГБУН Институт теоретической и прикладной механики им. С.А. Христиановича СО РАН
2 Новосибирский государственный технический университет
1. Запрягаев В.И., Гилев В.М., Певзнер А.С., Собстель Г.М., Гаркуша В.В., Яковлев В.В. Автоматизированные системы сбора и обработки экспериментальных данных в аэродинамических трубах периодического действия // Проблемы и достижения прикладной математики и механики: к 70-летию академика В.М. Фомина: сб. науч. трудов / ред. кол.: Федоров А.В. (отв. ред.) и др. – Новосибирск: Параллель, 2010. – С. 183–192.
2. Gilyov V.M., Garkusha V.V., Zvegintsev V.I., Lukashevich S.V., Mishnev A.S., Shiplyuk A.N., Shpak S.I., Yakovlev V.V. Automated system of data acquisition and management of the short duration high speed wind tunnel // 17th International Conference on the Methods of Aerophysical Research (ICMAR’2014) (Russia, Novosibirsk, 30 Jun. – 6 Jul., 2014): Abstracts. Pt. II. – Novosibirsk, 2014. – P. 59.
3. Гилев В.М. Средства автоматизации аэродинамического эксперимента // Харитонов А.М. Техника и методы аэрофизического эксперимента: учеб. пособие для вузов. – Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2011. – С. 497-536. – (Учебники НГТУ).
4. Гаркуша В.В., Гилев В.М., Мишнев А.С., Шпак С.И., Яковлев В.В. Автоматизированная система управления и сбора данных высокоскоростной аэродинамической трубы кратковременного действия // Международный журнал экспериментального образования. – 2014. – № 11 (ч. 1). – С. 25–27.
5. Грек Г.Р., Бойко А.В., Гилев В.М., Зверков И.Д., Сорокин А.М. Автоматизированная система сбора термоанемометрической информации в аэрофизическом эксперименте // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. – 2014. – № 5-1. – С. 11–14.
6. Башуров В.В., Гилев В.М., Саленко С.Д., Слободской И.В. Шпак С.И. Автоматизированное управление экспериментальным оборудованием аэродинамической трубы дозвуковых скоростей // Современные наукоемкие технологии. – 2014. – № 10. – С. 128–130.

Введение

При проведении комплексных экспериментальных исследований, в частности, в аэродинамических трубах, осуществляется целый ряд последовательных действий: настраивается оборудование экспериментальной установки, проводится управление отдельными ее элементами, осуществляется запуск измерительной аппаратуры, сбор экспериментальных данных и т.д. Стремление получить максимально возможный объем информации в течение одного опыта определяет структуру приборного оснащения экспериментальной установки и состав программного обеспечения приданной ей ЭВМ. Как правило, программы создаются под конкретные приборы, определяющие «типы» проводимых опытов [1, 2]. В аэродинамике – это «весовые» эксперименты, которые проводятся с использованием встроенных тензометрических или наружных механических весов. Так называемые, «дренажные» эксперименты – измерения распределения давления на поверхностях моделей, осуществляемые с помощью различных датчиков давления. Измерения полей скоростей потоков, в том числе, и в пограничных слоях, осуществляемые с помощью различных насадков, укрепленных в координатниках, позволяющих перемещать датчики в пространстве и многое другое [3]. В аэродинамических трубах непрерывного действия, например, в трубах дозвуковых скоростей длительность эксперимента не так критична, как в трубах кратковременного действия. Поэтому в этих трубах возможно совмещение практически всего набора «типов» экспериментов в процессе одно рабочего пуска. Программы, которые позволяют проводить такие «универсальные» эксперименты, должны иметь возможность управления всеми процессами одновременно [4–6].

В связи с многообразием используемых типов экспериментов в представляемой работе для описания процесса подготовки и проведения эксперимента вводится такое понятие, как «сценарий опыта» - последовательность мелких и крупных шагов (элементарных действий системы) для достижения той или иной цели на конкретной стадии проведения эксперимента. Следует заметить, что понятием «сценарий опыта» ранее часто называли «план проведения эксперимента», или просто «план эксперимента».

Элементарные шаги сценария предусматривают, например, для аэродинамической трубы непрерывного действия, следующие операции:

- включение экспериментальной установки, подготовка ее к работе;

- перемещение датчика, установленного на координатнике, в заданную точку пространства (x, y, z, ϕ – установление точки начала отсчета локальной системы координат (x0, y0, z0, 0ϕ – включение (отключение) двигателя вентилятора аэродинамической трубы;

- установка заданной скорости потока;

- установка заданного угла атаки, поворотом «Альфа-механизма»;

- запуск в определенный момент времени специальной регистрирующей аппаратуры, например, видеокамеры;

- ожидание балансировки (установления с заданной точностью) показаний выбранного датчика;

- синхронное снятие показаний всех датчиков, задействованных в эксперименте.

Последовательность и количество шагов в сценарии определяет экспериментатор для каждого опыта в процессе подготовки к нему. В автоматизированной системе управления (АСУ) экспериментом также предусмотрена возможность приостановки (паузы) процесса отработки заданного сценария и, при необходимости, его полная остановка по требованию оператора.

Следует отметить, что понятие «сценарий опыта» эффективно используется при проведении экспериментов, как с дозвуковой скоростью потока, так и при сверх- и гиперзвуковых режимах течения [1–2].

Заключение

Таким образом, технология использования заранее подготовленных сценариев проведения эксперимента является эффективным и универсальным способом подготовки и проведения эксперимента. С помощью введенного сценария АСУ обеспечивает проведение любых экспериментов, используя весь доступный ей набор технических средств.

Выполнение представляемой работы осуществлялось при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (гранты РФФИ № 12-07-00548, № 13-07-00440, № 14-07-00421, а также № 14-07-00426).


Библиографическая ссылка

Гилев В.М., Гилев В.М., Шпак С.И. ОСОБЕННОСТИ ПОСТРОЕНИЯ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМ ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ КОМПЛЕКСНЫХ АЭРОДИНАМИЧЕСКИХ ЭКСПЕРИМЕНТОВ // Международный журнал экспериментального образования. – 2015. – № 2-1. – С. 54-55;
URL: http://www.expeducation.ru/ru/article/view?id=6420 (дата обращения: 15.06.2021).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074