基于SLP 方法的大型回流式风洞厂房工艺布局研究

姚建军，杨杰

（中国航空规划设计研究总院有限公司，北京 100120）

风洞试验是飞行器研制不可缺少的组成部分，它不仅在航空和航天工程的研究和发展中起着重要作用，随着空气动力学的发展，在交通运输、房屋建筑、风能利用等领域也得到了广泛的应用。大型风洞由于雷诺数、马赫数等性能高，适合于大型运输类飞机、战斗机等的空气动力学试验。风洞厂房是风洞不可或缺的重要组成部分，为风洞洞体、风洞动力系统、风洞测控系统、气源系统、冷却水循环系统、变频器及相应的配套设备等的布置、运行、维护提供专门的场地，一般包括风洞主厂房、动力厂房、压缩机变频控制厂房、配套系统厂房、试验段存放工位和附楼等。由于大型风洞设计、制造技术难度大，工艺布局复杂多变，风洞厂房的工艺布局设计存在不足或问题，可能造成建设及使用成本的增加，甚至影响风洞的使用性能。本文结合大型回流风洞厂房建设项目，研究风洞厂房的工艺布局设计与优化方法，根据试验及试验设施对水、电、气的需求，对厂房进行合理布置，规划物流、人流，实现资源优化配置甚至共用，优化风洞性能、生产效率、经济效益。

1 风洞及厂房简介

1.1 回流式风洞的组成

大型回流式风洞主要由风洞洞体（由稳定段、收缩段、喷管段、试验段、驻室抽气及再入段、喉道、亚声速扩散段、拐角段等主要部段组成）、风洞驱动系统、风洞测控系统、气源系统、冷却水循环系统、供配电及变频器等配套设备组成。

1.2 风洞厂房设计所涉及的主要因素

风洞厂房是风洞及辅助设施布置、维护的专门场地，本文重点研究厂房的设计。根据风洞设备功能，风洞厂房一般包括风洞主厂房、驱动系统厂房、压缩机变频及控制厂房、配套系统厂房、试验段存放工位和辅助用房等。

2 基于SLP 的布局设计研究

SLP 方法分析严密，步骤规范，具有很强的实践性，是厂房布局设计的基础设计方法，主要流程如下。

2.1 风洞厂房功能组成分析

根据风洞试验需求，考虑建筑设计模数等因素，明确各功能区域面积需求如表1 所示（其中没有具体面积尺寸要求的房间，可按照常规要求设计）。

表1 大型回流式风洞厂房功能需求表

2.2 物流分析

风洞厂房运行阶段，主要物流均围绕风洞试验展开，从进场到试验的全过程流程如图1 所示。

图1 大型风洞运行时模型物流图

2.3 非物流分析

非物流分析亦是风洞厂房布局的重要因素，需要综合考虑能源供应、噪音等因素。其中，由于风洞对供电、水、压缩空气、真空等配套条件的消耗需求较大，该部分是非物流分析的核心，需求如表1 所示。

2.4 综合相关关系

综合相关关系兼顾物流与非物流关系，确定物流与非物流的权重，数值化物流与非物流关系等级，数值加权物流与非物流关系，数值等级化物流与非物流关系，形成作业单元综合相关关系。

各作业单位之间既有物流联系，也有非物流联系，因此，在SLP 中要将作业单位间的物流相互关系与非物流相互关系进行合并，得出综合相互关系表，然后在各功能区域综合相互关系的基础上合理布置。

综合后，根据物流相互关系和非物流分析所得的相互关系重要程度，物流关系与非物流关系的加权值为1∶1，并按照A=4、E=3、I=2、O=1、U=0、X=-1 计算得出，综合相互关系如表2 所示。

表2 大型回流式风洞厂房综合接近程度排序表

2.5 位置及面积相关图

根据综合相互关系密切程度，确定作业单元相对位置，形成作业单元位置相关图。

绘制面积相关图，是由位置相关图向面积相关图的转化过程。绘制大型回流式风洞厂房面积相关图时，需形象地、图形化地安排所有作业及其相互关系、所需面积等。根据分析后的位置相关图及其确定后的面积，采用适当的形状和比例将每个作业单位面积在图上进行配置分析，并尽可能地考虑工业建筑规范等设计要求。

在各功能区域位置相关图的基础上，结合厂房整体外形需求，占地面积需求，各功能区域占地面积、建筑面积、外形尺寸需求，绘制风洞厂房各功能区域的面积相关图，最终形成该厂房的各功能区域面积相关图。

综合考虑风洞设备占地、使用面积、物流与非物流管线，兼顾厂房美观，设计并优化大型回流式风洞厂房的布局。采用与原车间布局对比的方法，SLP 布局设计方法更为有效，设备综合利用率提升10%，物料搬运次数减少12%、储存次数减少8%，使得风洞厂房试验效率显著提升。

3 结语

本文以大型回流式风洞厂房为研究对象，采用系统布置规划方法（SLP）对厂房布置设计进行了研究，形成了理论上优化合理的厂房布置，奠定了该类厂房布置设计及优化的实践基础。

未来可研究深度运用SLP 的特点，挖掘其在布置设计的优势，由大型回流式风洞厂房布置设计延伸至飞控试验、机电试验等厂房的布置设计，提升大型非标试验系统的整体物流效率、试验效率。