【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于飛機(jī)燃油熱管理，具體涉及基于amesim的飛機(jī)油箱二次開(kāi)發(fā)方法及系統(tǒng)。
技術(shù)介紹
1、新一代飛機(jī)應(yīng)用了大量的高功率電子設(shè)備、電氣化部件以及高能熱武器，且高超聲速飛行中飛機(jī)表面帶來(lái)了大量的氣動(dòng)熱，為保證飛行器的可靠性，以上熱載荷需通過(guò)合理的方式排解。一般利用熱沉將多余的熱量帶走，目前，飛機(jī)能夠利用的熱沉有三種：沖壓空氣、發(fā)動(dòng)機(jī)引氣、燃油。新一代飛機(jī)所追求的隱身性能，使得飛機(jī)能夠使用的沖壓空氣銳減；為了不影響高性能發(fā)動(dòng)機(jī)的氣動(dòng)性能，從發(fā)動(dòng)機(jī)引出的冷氣量也受到了限制；燃油可能成為飛機(jī)飛行過(guò)程中最優(yōu)質(zhì)的散熱熱沉，其溫度特性研究愈發(fā)重要。
2、飛機(jī)燃油熱管理技術(shù)是針對(duì)燃油系統(tǒng)中的熱問(wèn)題進(jìn)行研究和優(yōu)化的
在該
中，油箱的熱管理至關(guān)重要，直接影響燃油的溫度變化。飛機(jī)油箱熱分析中包含了油箱表面與外部的氣動(dòng)熱、油箱與外部的輻射換熱、燃油與箱內(nèi)氣體的換熱等過(guò)程，換熱過(guò)程十分復(fù)雜，amesim自帶的部件子模型已經(jīng)無(wú)法適應(yīng)當(dāng)前先進(jìn)飛機(jī)油箱研究的設(shè)計(jì)和優(yōu)化工作。針對(duì)飛機(jī)油箱熱管理，需要研究一種基于amesim軟件的二次開(kāi)發(fā)方法，滿足飛機(jī)油箱實(shí)際結(jié)構(gòu)的參數(shù)匹配需求。
3、目前現(xiàn)有技術(shù)《一種飛機(jī)典型結(jié)構(gòu)形式油箱氣動(dòng)熱仿真建模方法》(申請(qǐng)公布號(hào)：cn111027141a)，該專利確定了等效平板形式的油箱換熱計(jì)算公式，利用amesim軟件自帶部件子模型，給出了一種油箱氣動(dòng)熱仿真建模方法。然而，該方法僅僅考慮了氣動(dòng)熱，未考慮飛機(jī)油箱其他換熱影響因素；氣動(dòng)熱換熱過(guò)程建模步驟繁瑣，工作量大；模型為軟件自帶的特殊結(jié)構(gòu)形
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本專利技術(shù)提供基于amesim的飛機(jī)油箱二次開(kāi)發(fā)方法及系統(tǒng)，針對(duì)飛機(jī)油箱的熱特性進(jìn)行深入分析，全面考慮油箱熱管理中的各種換熱影響因素，開(kāi)發(fā)高效且精確的數(shù)值模型建模方法，設(shè)計(jì)靈活的模型結(jié)構(gòu)，匹配不同飛機(jī)油箱形式及復(fù)雜熱載荷的仿真需求，提高建模的工程實(shí)用性和準(zhǔn)確性，推動(dòng)先進(jìn)飛機(jī)油箱研究的設(shè)計(jì)和優(yōu)化工作。
2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本專利技術(shù)提供了如下方案：
3、基于amesim的飛機(jī)油箱二次開(kāi)發(fā)方法，包括以下步驟：
4、建立飛機(jī)油箱內(nèi)部流體區(qū)域三維模型；
5、利用amesim軟件，對(duì)所述三維模型的結(jié)構(gòu)進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，獲得飛機(jī)油箱的三維結(jié)構(gòu)模型；
6、基于飛機(jī)油箱實(shí)際工作情況，進(jìn)行飛機(jī)油箱熱分析，獲得各換熱過(guò)程；
7、對(duì)各換熱過(guò)程進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，獲得油箱與外界環(huán)境中的換熱計(jì)算模型；
8、整合所述三維結(jié)構(gòu)模型以及所述換熱計(jì)算模型，獲得飛機(jī)油箱熱管理模型，所述飛機(jī)油箱熱管理模型用于飛機(jī)郵箱的設(shè)計(jì)和優(yōu)化。
9、優(yōu)選的，換熱過(guò)程包括外部換熱過(guò)程以及飛機(jī)油箱內(nèi)部換熱過(guò)程；
10、所述外部換熱過(guò)程包括外部太陽(yáng)輻射熱、外界空氣與飛機(jī)油箱蒙皮表面的對(duì)流換熱以及外界空氣與飛機(jī)油箱蒙皮表面的輻射換熱；
11、所述飛機(jī)油箱內(nèi)部換熱過(guò)程包括內(nèi)部空氣與油箱內(nèi)表面之間的對(duì)流換熱、內(nèi)部燃油與油箱內(nèi)表面之間的對(duì)流換熱以及內(nèi)部燃油與內(nèi)部空氣之間的對(duì)流換熱。
12、優(yōu)選的，獲得外界空氣與飛機(jī)油箱蒙皮表面的對(duì)流換熱過(guò)程的方法為：
13、基于飛機(jī)油箱外部蒙皮特征長(zhǎng)度以及空氣動(dòng)力粘度，獲得雷諾數(shù)；
14、基于所述雷諾數(shù)、對(duì)流層中任一高度的大氣溫度以及飛機(jī)蒙皮溫度，獲得摩擦系數(shù)；
15、基于所述摩擦系數(shù)、蒙皮密度、空氣比熱以及飛機(jī)速度，獲得空氣-蒙皮的對(duì)流換熱系數(shù)；
16、基于所述空氣-蒙皮的對(duì)流換熱系數(shù)、附面層溫度以及所述飛機(jī)蒙皮溫度，獲得外界空氣與飛機(jī)油箱蒙皮表面的對(duì)流換熱過(guò)程。
17、優(yōu)選的，獲得內(nèi)部空氣與油箱內(nèi)表面之間的對(duì)流換熱的方法為：
18、q2＝h2×(tw2-t2)；
19、獲得內(nèi)部燃油與油箱內(nèi)表面之間的對(duì)流換熱的方法為：
20、q3＝h3×(tw3-t3)；
21、獲得內(nèi)部燃油與內(nèi)部空氣之間的對(duì)流換熱的方法為：
22、q4＝h4×(t2-t3)；
23、式中：
24、h2：空氣-油箱內(nèi)表面對(duì)流換熱系數(shù)；
25、h3：燃油-油箱內(nèi)表面對(duì)流換熱系數(shù)；
26、h4：燃油-空氣對(duì)流換熱系數(shù)；
27、t2：油箱內(nèi)部燃油溫度；
28、tw2：與內(nèi)部燃油接觸的油箱內(nèi)表面溫度；
29、t3：油箱內(nèi)部空氣溫度；
30、tw3：與內(nèi)部空氣接觸的油箱內(nèi)表面溫度。
31、本專利技術(shù)還提供基于amesim的飛機(jī)油箱二次開(kāi)發(fā)系統(tǒng)，用于實(shí)現(xiàn)所述的飛機(jī)油箱二次開(kāi)發(fā)方法，包括：
32、三維模型構(gòu)建子系統(tǒng)，用于建立飛機(jī)油箱內(nèi)部流體區(qū)域三維模型；
33、結(jié)構(gòu)分析子系統(tǒng)，用于利用amesim軟件，對(duì)所述三維模型的結(jié)構(gòu)進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，獲得飛機(jī)油箱的三維結(jié)構(gòu)模型；
34、熱分析子系統(tǒng)，用于基于飛機(jī)油箱實(shí)際工作情況，進(jìn)行飛機(jī)油箱熱分析，獲得各換熱過(guò)程；
35、換熱計(jì)算模型構(gòu)建子系統(tǒng)，用于對(duì)各換熱過(guò)程進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，獲得油箱與外界環(huán)境中的換熱計(jì)算模型；
36、模型整合模塊，用于整合所述三維結(jié)構(gòu)模型以及所述換熱計(jì)算模型，獲得飛機(jī)油箱熱管理模型，所述飛機(jī)油箱熱管理模型用于飛機(jī)郵箱的設(shè)計(jì)和優(yōu)化。
37、優(yōu)選的，所述熱分析子系統(tǒng)包括：外部太陽(yáng)輻射熱計(jì)算模塊、外界空氣與飛機(jī)油箱蒙皮表面的對(duì)流換熱計(jì)算模塊、外界空氣與飛機(jī)油箱蒙皮表面的輻射換熱計(jì)算模塊、內(nèi)部空氣與油箱內(nèi)表面之間的對(duì)流換熱計(jì)算模塊、內(nèi)部燃油與油箱內(nèi)表面之間的對(duì)流換熱計(jì)算模塊以及內(nèi)部燃油與內(nèi)部空氣之間的對(duì)流換熱計(jì)算模塊。
38、優(yōu)選的，所述外界空氣與飛機(jī)油箱蒙皮表面的對(duì)流換熱計(jì)算模塊包括：
39、雷諾數(shù)計(jì)算單元，用于基于飛機(jī)油箱外部蒙皮特征長(zhǎng)度以及空氣動(dòng)力粘度，獲得雷諾數(shù)；
40、摩擦系數(shù)計(jì)算單元，用于基于所述雷諾數(shù)、對(duì)流層中任一高度的大氣溫度以及飛機(jī)蒙皮溫度，獲得摩擦系數(shù)；
41、對(duì)流換熱系數(shù)計(jì)算單元，用于基于所述摩擦系數(shù)、蒙皮密度、空氣比熱以及飛機(jī)速度，獲得空氣-蒙皮的對(duì)流換熱系數(shù)；
42、對(duì)流換熱過(guò)程計(jì)算單元，用于基于所述空氣-蒙皮的對(duì)流換熱系數(shù)、附面層溫度以及所述飛機(jī)蒙皮溫度，獲得外界空氣與飛機(jī)油箱蒙皮表面的對(duì)流換熱過(guò)程。
43、優(yōu)選的，所述內(nèi)部空氣與油箱內(nèi)表面之間的對(duì)流換熱計(jì)算模塊，獲得內(nèi)部空氣與油箱內(nèi)表面之間的對(duì)流換熱的過(guò)程為：
44、q2＝h2×(tw2-t2)；
45、所述內(nèi)部燃油與油箱內(nèi)表面之間的對(duì)流換熱計(jì)算模塊，獲得內(nèi)部燃油與油箱內(nèi)表面之間的對(duì)流換熱的過(guò)程為：
46、q3＝h3×(tw3-t3)；
47、所述內(nèi)部燃油與內(nèi)部空氣之間的對(duì)流換熱計(jì)算模塊，獲得內(nèi)部燃油與內(nèi)部空氣之間的對(duì)流換熱的過(guò)程為：
48、q4本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.基于AMESim的飛機(jī)油箱二次開(kāi)發(fā)方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于AMESim的飛機(jī)油箱二次開(kāi)發(fā)方法，其特征在于，換熱過(guò)程包括外部換熱過(guò)程以及飛機(jī)油箱內(nèi)部換熱過(guò)程；
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于AMESim的飛機(jī)油箱二次開(kāi)發(fā)方法，其特征在于，獲得外界空氣與飛機(jī)油箱蒙皮表面的對(duì)流換熱過(guò)程的方法為：
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于AMESim的飛機(jī)油箱二次開(kāi)發(fā)方法，其特征在于，
5.基于AMESim的飛機(jī)油箱二次開(kāi)發(fā)系統(tǒng)，其特征在于，用于實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述的飛機(jī)油箱二次開(kāi)發(fā)方法，包括：
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于AMESim的飛機(jī)油箱二次開(kāi)發(fā)系統(tǒng)，其特征在于，所述熱分析子系統(tǒng)包括：外部太陽(yáng)輻射熱計(jì)算模塊、外界空氣與飛機(jī)油箱蒙皮表面的對(duì)流換熱計(jì)算模塊、外界空氣與飛機(jī)油箱蒙皮表面的輻射換熱計(jì)算模塊、內(nèi)部空氣與油箱內(nèi)表面之間的對(duì)流換熱計(jì)算模塊、內(nèi)部燃油與油箱內(nèi)表面之間的對(duì)流換熱計(jì)算模塊以及內(nèi)部燃油與內(nèi)部空氣之間的對(duì)流換熱計(jì)算模塊。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于AMESim的飛
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于AMESim的飛機(jī)油箱二次開(kāi)發(fā)系統(tǒng)，其特征在于，
...【技術(shù)特征摘要】
1.基于amesim的飛機(jī)油箱二次開(kāi)發(fā)方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于amesim的飛機(jī)油箱二次開(kāi)發(fā)方法，其特征在于，換熱過(guò)程包括外部換熱過(guò)程以及飛機(jī)油箱內(nèi)部換熱過(guò)程；
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于amesim的飛機(jī)油箱二次開(kāi)發(fā)方法，其特征在于，獲得外界空氣與飛機(jī)油箱蒙皮表面的對(duì)流換熱過(guò)程的方法為：
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于amesim的飛機(jī)油箱二次開(kāi)發(fā)方法，其特征在于，
5.基于amesim的飛機(jī)油箱二次開(kāi)發(fā)系統(tǒng)，其特征在于，用于實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述的飛機(jī)油箱二次開(kāi)發(fā)方法，包括：
<...【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：龔維軍，李海旺，謝剛，林聚強(qiáng)，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：天目山實(shí)驗(yàn)室，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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