【技術實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術屬于航空燃油惰化系統(tǒng)設計，涉及一種飛機惰化系統(tǒng)性能模型及分析方法，具體涉及一種基于simulink的飛機惰化系統(tǒng)性能模型及分析方法。
技術介紹
1、民用飛機燃油惰化系統(tǒng)(fits)通常由空氣處理系統(tǒng)(csas)、惰性氣體發(fā)生系統(tǒng)(iggs)和富氮氣體分配系統(tǒng)(neads)三個子系統(tǒng)組成。csas包括入口隔離閥、溫度隔離閥、溫度控制閥、換熱器等，用于對空氣參數(shù)進行調節(jié)，使惰化氣體達到理想壓力和溫度，以提高asm的效率和壽命，有助于保護下游部件及油箱安全性。iggs通常由過濾器、空氣分離膜(asm)、流量控制閥等設備組成，過濾器將csas處理完的空氣過濾，去除氣流中的微粒和揮發(fā)性有機化合物(vocs)，然后通入一個或多個asm，分離產生所需要的富氮惰化氣體(nea)，多余的富氧氣體(oea)通常被排放到機外。neads通常主要由上游單向閥、火焰抑制器、分配單向閥等部件組成，目的是把來自于機載制氮系統(tǒng)的nea均勻分配給燃油箱，以確保燃油箱內的氧氣濃度滿足適航要求。
2、目前國內惰化系統(tǒng)設計與部件設計存在較長的迭代鏈，早期的系統(tǒng)設計精度低，分配給設備的指標存在一定盲目性和不合理性，基于simulink工程模型的性能分析在早期設計上的應用可最大程度上減小因需求分配不合理導致的設計問題。
技術實現(xiàn)思路
1、為了解決上述問題，本專利技術提供了一種基于simulink的飛機惰化系統(tǒng)性能模型及分析方法，通過該模型可避免早期的系統(tǒng)設計精度低，設備指標分配精度差的問題，有效減少因前
2、本專利技術的技術方案如下：
3、一種基于simulink的飛機惰化系統(tǒng)性能模型，包括管路元件數(shù)學模型，管路元件數(shù)學模型通過以下方法構建：
4、對于惰化系統(tǒng)的管路元件進行動力學建模，考慮管路與氣體間的粘性摩擦損失以及氣體與管壁之間的對流換熱，包括：
5、質量守恒方程：
6、
7、其中：t為時間，和分別為兩端口的質量流量，tl為內部氣體節(jié)點的溫度，pl為內部氣體節(jié)點的壓力，ρi為內部氣體節(jié)點的密度，v為管路內氣體體積；
8、能量守恒方程：
9、
10、其中：和分別為兩端口的熱流率；是管路和外界熱交換的熱流率；u為管路氣體內能；p為管路氣體壓力；
11、動量守恒方程：
12、
13、其中：pa,pb,pi分別為兩端口以及氣體節(jié)點的壓力；s是管路的橫截面積；ρa,ρb,ρi分別為兩端口以及氣體節(jié)點的密度；δpai,δpbi分別為由于管路粘性摩擦造成的壓力損失；
14、在層流流動時，管路端口粘性摩擦引起的壓力損失為：
15、
16、其中：dh是管道的液壓直徑；ui是管到內部氣體節(jié)點的動力粘度；l為管路長度；leqv是局部阻力的總等效長度；fshape是層流粘性摩阻系數(shù)；
17、在湍流流動時，管路端口粘性摩擦引起的壓力損失為：
18、
19、其中：fdarcy是達西阻力摩擦因子；
20、管壁與管內氣體之間的對流換熱方程為：
21、
22、其中：qconv為對流換熱熱量變化率；ssurf是管路表面積；λi為管路內氣體的導熱系數(shù)；th為管外氣體溫度。
23、進一步的，還包括隔離閥元件數(shù)學模型，隔離閥元件數(shù)學模型通過以下方法構建：
24、隔離閥組件設置a、b流入流出端口，濃度接口xo2以及接受物理信號的開度控制接口x；
25、質量守恒方程：
26、
27、其中：和分別為兩端口的質量流量；
28、能量守恒方程：
29、φa+φb＝0
30、其中：和分別為兩端口的熱流率；
31、動量守恒方程：
32、
33、其中：δp為壓降；fdarcy是達西阻力摩擦因子；ρ是流體密度；v是流體速度；
34、流量與阻力之間的壓降方程為：
35、
36、其中：為質量流量；σ為密度矯正因子；z1和z2均為工程恢復系數(shù)。
37、進一步的，還包括阻力元件數(shù)學模型，阻力元件數(shù)學模型通過以下方法構建：
38、阻力元件數(shù)學模型僅通過壓力與流量之間的關系進行描述,
39、質量守恒方程：
40、
41、其中：和分別為兩端口的質量流量；
42、能量守恒方程：
43、φa+φb＝0
44、其中：和分別為兩端口的熱流率；
45、動量守恒方程：
46、
47、其中：為質量流量；σ為密度矯正因子；z1和z2均為工程恢復系數(shù)。。
48、進一步的，還包括熱交換器元件數(shù)學模型，熱交換器元件數(shù)學模型通過以下方法構建：
49、質量守恒方程：
50、
51、其中：和分別為兩端口的質量流量；
52、能量守恒方程：
53、φa+φb+φh＝0
54、其中：和分別為a、b兩端口的熱流率；為冷熱流體傳熱量變化率；
55、動量守恒方程：
56、
57、其中：為質量流量；σ為密度矯正因子z1和z2均為工程恢復系數(shù)。
58、冷熱邊氣體的總傳熱面積和傳熱系數(shù)：
59、
60、其中：k1、k2分別為冷熱邊傳熱系數(shù)；f1、f2分別為冷熱邊傳熱面積；分別為冷熱邊質量流量；
61、η-ntu傳熱模塊組件的建立：
62、η-ntu傳熱模塊組件模擬冷熱流體的熱交換，與冷邊氣體組件、熱邊氣體組件模塊相連，模擬熱交換器壓降及出口入口溫度變化，對于氣氣熱交換器總傳熱系數(shù)計算方法：
63、
64、其中：rw為壁面熱阻；k為總傳熱系數(shù)；f為總傳熱面積；
65、η-ntu傳熱單元法模型定義了冷熱流體之間的熱交換器效率η、傳熱單元數(shù)ntu以及熱容比c*；熱交換器效率表示熱交換器實際傳熱量q與理論上最大可能的傳熱量qmax之比，
66、
67、t1‘和t2’分別指冷熱邊進口溫度；
68、t1“和t2“分別指冷熱邊出口溫度；
69、熱交換器效率定義式中的qmax為假設傳熱面積為無限大時的換熱量，此時熱流體所能達到的最大程度的冷卻；
70、ntu是指傳熱單元數(shù)，其定義為
71、
72、其中：kf表示表示當熱交換器的平均溫差為1℃時所傳遞的熱量；wmin是兩流體中較小的熱容量；
73、熱容比c*為較小的熱容量wmin和較大的熱容量wmax的比值；
74、
75、熱交換器效率η值方程為：
76、
77、因此熱交換器的冷熱邊傳熱量變化本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術保護點】
1.一種基于Simulink的飛機惰化系統(tǒng)性能模型，其特征在于，包括管路元件數(shù)學模型，管路元件數(shù)學模型通過以下方法構建：
2.根據(jù)權利要求1所述的一種基于Simulink的飛機惰化系統(tǒng)性能模型，其特征在于，還包括隔離閥元件數(shù)學模型，隔離閥元件數(shù)學模型通過以下方法構建：
3.根據(jù)權利要求1所述的一種基于Simulink的飛機惰化系統(tǒng)性能模型，其特征在于，還包括阻力元件數(shù)學模型，阻力元件數(shù)學模型通過以下方法構建：
4.根據(jù)權利要求1所述的一種基于Simulink的飛機惰化系統(tǒng)性能模型，其特征在于，還包括熱交換器元件數(shù)學模型，熱交換器元件數(shù)學模型通過以下方法構建：
5.根據(jù)權利要求1所述的一種基于Simulink的飛機惰化系統(tǒng)性能模型，其特征在于，還包括熱交換器元件數(shù)學模型，熱交換器元件數(shù)學模型通過以下方法構建：
6.根據(jù)權利要求1所述的一種基于Simulink的飛機惰化系統(tǒng)性能模型，其特征在于，還包括雙流量控制閥數(shù)學模型，雙流量控制閥數(shù)學模型通過以下方法構建：
7.根據(jù)權利要求1所述的一種基于Simulink的飛
8.一種基于Simulink的飛機惰化系統(tǒng)性能模型的分析方法，用于分析如權利要求1-7中任一一項所述的一種基于Simulink的飛機惰化系統(tǒng)性能模型，其特征在于，包括以下步驟：
9.根據(jù)權利要求8所述的一種基于Simulink的飛機惰化系統(tǒng)性能模型的分析方法，其特征在于，S2中，組建中空纖維膜神經網(wǎng)絡的方法為：
...【技術特征摘要】
1.一種基于simulink的飛機惰化系統(tǒng)性能模型，其特征在于，包括管路元件數(shù)學模型，管路元件數(shù)學模型通過以下方法構建：
2.根據(jù)權利要求1所述的一種基于simulink的飛機惰化系統(tǒng)性能模型，其特征在于，還包括隔離閥元件數(shù)學模型，隔離閥元件數(shù)學模型通過以下方法構建：
3.根據(jù)權利要求1所述的一種基于simulink的飛機惰化系統(tǒng)性能模型，其特征在于，還包括阻力元件數(shù)學模型，阻力元件數(shù)學模型通過以下方法構建：
4.根據(jù)權利要求1所述的一種基于simulink的飛機惰化系統(tǒng)性能模型，其特征在于，還包括熱交換器元件數(shù)學模型，熱交換器元件數(shù)學模型通過以下方法構建：
5.根據(jù)權利要求1所述的一種基于simulink的飛機惰化系統(tǒng)性能模型，其特征在于，還包括熱交換器元件數(shù)...
【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：張偉，吳朝陽，于豐瑞，王玉濤，李瑞，羅沖，段全文，
申請(專利權)人：新鄉(xiāng)航空工業(yè)集團有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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