民机废水系统气-液-固三相流流动特性仿真计算研究

民机废水系统是保障乘员舒适性和个人卫生的重要系统，而废水系统管路气液固三相流动特性分析是其关键技术难点之一。通过对民用飞机废水系统进行研究，采用CFD-DEM模型对马桶底部和废水输送管路中的气液固三相流动过程进行仿真计算，对废水系统管路的气液固三相的流动形态和流动特性进行分析，得到了液相和固相的流动时间。结果表明：废水管路中固相和液相沿运动方向呈贴壁螺旋流动，并且气相速度大的区域湍动能越大，因此对于气液固三相流动而言，气相的运动占主导；截面平均速度气相最大，液相次之，固相最小；系统静压沿管路轴向不断下降，总压损失随时间不断减小。通过对民机废水系统流动性能的分析，为废水系统设计提供设计输入，具有指导意义。     

民机废水系统多相流流动特性仿真研究

民用飞机废水系统通过客舱与外界环境压差产生负压将盥洗室马桶的冲洗废水、盥洗灰水以及厨房的灰水输送至废水箱。废水系统管路中呈气、液、固三相混合流动。废水系统的多相流动性能优劣对乘客乘机舒适性有着重要影响。为了探究废水系统多相流流动性能的影响因素,对不同液固成分比例、不同废水管路管径下的气-液-固三相流动特性进行了仿真计算研究,结果表明：当废水系统支路中液固比大于2∶1时,液固比越大,支路内气、液、固三相的截面平均速度越小,管路内总压损失越大,液、固两相流动时间越长;当液固比小于2∶1时,液固比越大,固相流动时间越短;支路内气、液、固三相的截面平均速度随管径的增大而增大,液、固两相流动时间随管径的增大而减小,大管径的废水系统支路可以有效提升管路中气相运输液相和固相的能力、减小系统总压损失以及减少固相与管壁的碰撞。     

APU舱引射排液出口速度的估算方法

APU舱引射排液是一种复杂的气液两相流混合过程。通过假设,获得了一种APU舱引射排液装置出口液体排放速度的一维估算方法,并根据该方法计算了地面和空中典型姿态下APU舱排液管出口的液体排放速度,这些计算结果可作为全机级APU舱排液路径数值模拟的输入条件。计算结果表明,引射排液可以有效增加排液管出口液体排放速度,而且APU舱排液管出口液体排放速度与飞行高度成反比。     

燃油气液比对飞机吸力供油的影响研究

吸力供油是民用飞机燃油系统的基本功能,燃油气液状态是影响吸力供油能力的关键性因素。以某型飞机为例,通过严格的试验方法,对吸力供油能力进行了验证,并以试验数据为基础,对燃油气液比进行计算,分析了其产生的影响。研究结果可用于指导飞机燃油系统设计和发动机性能评定。     

民用飞机水废水系统防冰功能设计

民用飞机水废水系统的设备及管路布置位置从机身前部的前EE舱贯穿至机身后部的水废水舱,涉及舱段的温度分布变化较大,若不采取防冰措施,系统结冰会导致其功能丧失.采用模块化分析方法,对典型民用飞机水废水系统途经的不同区域的环境温度进行分析,确定水废水系统防冰区域,并给出确定加热器布置位置的原则;同时,针对不同需要防冰部件的特点,给出对应的防冰方式选用原则及典型加热器的防冰功率计算方法.本文采用的水废水系统防冰功能设计方法,可在民用飞机水废水系统研制之初、缺少全机温度场分布的情况下,为系统的防冰功能设计提供指导.     

添加络合剂电解加工小孔的实验研究

本文通过向电解液中加入络合剂与常规电解加工进行了侧面间隙、加工效率的对比实验,对添加络合剂的加工机理以及实验结果进一步分析。实验分析表明,和常规电解加工小孔相比,添加络合剂使得加工间隙内气、液、固三相流场更趋于气、液两相流场,改善了流场分布的均匀性,从而使得加工过程中侧面间隙变小,加工精度和加工效率得到提高。     

飞行高度对固体火箭两相喷焰流动与辐射的影响

固体火箭发动机喷焰的辐射特性对火箭目标探测与跟踪识别具有重要工程意义。本文针对某模型固体火箭发动机,基于欧拉离散相模型描述气-固两相相互作用,采用详细化学反应机理计算喷焰复燃效应,基于逐线积分法+米散射理论求解气体及粒子辐射物性参数,通过视在光线法计算辐射传输,并利用测量数据验证了本文模型的适用性,仿真分析了不同飞行高度对气固两相喷焰流动及辐射特性的影响。研究结果表明：随着飞行高度增加,喷焰中燃气与固体颗粒间相互作用减弱,且粒径越大的粒子与燃气间差异越大;两相喷焰受不同飞行高度上掺混与复燃效应程度差异的影响,致其温度分布和不同组分浓度分布存在显著差异;各高度下两相喷焰光谱辐射呈现气体选择性发射谱结构,其中高温Al2O3对辐射贡献主要集中在短波,且高度越高,影响越小;不同谱带间辐射特性受不同组分发射带影响而存在差异,且2.7μm和4.3μm两个主要发射带的辐射峰值出现在不同飞行高度。     

发动机舱冷却试验影响因素研究

发动机舱冷却试验是民用飞机适航取证试飞必须进行的试验项目之一。以某飞机发动机舱冷却系统为研究对象,通过飞行试验研究外界大气温度、电功率提取和引气构型、滑油量、飞行高度、发动机状态、飞机起飞重量、重心等对发动机舱冷却系统性能的影响,形成民用飞机发动机舱冷却试验的临界试验条件,以满足适航条款的适航要求。     

离心叶轮内稀释固液两相流动的数值模拟

 对固液两相流动进行了数值模拟。液相和固相分别采用 k- ε湍流模型和代数颗粒流( AP)湍流模型并考虑了液固两相间的相互作用。用此模型结合 SIMPLE- C算法对离心叶轮内的稀释固液两相流动进行了计算并研究了颗粒对流场的影响。计算结果同试验结果基本一致     

模糊逻辑方法用于气固两相流动PTV测量中的颗粒识别过程

采用人工智能中的模糊逻辑方法进行气固两相流动PTV测量中的颗粒识别，因更多地模拟人脑的思维过程使得识别效率得到大幅度的提高，同时，在识别过程中可以获取大量有关颗粒本身的信息，如形状和尺寸等，由此可将气固两相流动中的不同尺寸的颗粒区分开，从而可实现对气固两相流动的测量。     

新型民用客机水系统选型研究

民用飞机水系统的功能是在飞行中为机上乘客提供饮用水、盥洗用水和马桶冲洗用水。水系统作为飞机上与乘客生活息息相关的系统,舒适性的要求越来越被关注。目前,飞机上使用的水系统方案各式各样,对于不同的飞机需求,各种方案各有各的特点。针对国际新型飞机上已经开始采用的水系统的各种方案进行了权衡研究,重点研究了水系统几种控制方式的优缺点以及机电综合控制技术作为新技术在新型民用飞机上的应用,同时介绍了灰水的几种处理方式、比较常用的几种水龙头以及其优缺点分析。针对某种飞机型号,根据飞机的市场定位和需求,介绍了如何选择一套合适的系统方案,来提高该飞机的经济性和实用性,为我国民用飞机水系统的研制提供一定的参考。     

提升民用飞机水废水系统运营经济性技术研究

基于现代民机绿色环保设计理念和对经济性的追求,减重是飞机设计中重点考虑因素,关于降低民用飞机水废水系统运营载重、提高运营经济性研究,国内外尚未发布公开文献。本文基于对航线用水统计数据研究,形成航线运营所需水量计算技术;基于我国航线飞行时长分布特点,提出基于航线实际运营时间和载客人数为需求、为系统设定分档加水设计技术。结果表明：与同类机型数据对比,本文的水量计算技术是有效的;分档加水设计技术能够有效地降低系统在航线运营过程中的运营重量,可以提升民用飞机水废水系统的运营经济性。     

无人机油箱地面洗涤惰化性能

提出了无人机油箱地面洗涤惰化技术理论和方法,利用CFD方法研究了采用地面洗涤惰化技术降低油箱气相空间氧体积分数并使无人机油箱在地面和飞行条件下仍然保持惰化状态的可行性.利用vol-ume of fluid(VOF)两相流模型和自定义传质方程计算了不同油箱初始氧体积分数和载油率下气相空间氧体积分数的变化情况,结果表明:在...     

Water takeoff performance calculation method for amphibious aircraft based on digital virtual flight

Owing to the strong coupling among the hydrodynamic forces, aerodynamic forces and motion of amphibious aircraft during the water takeoff process, the water takeoff performance is difficult to calculate accurately and quickly. Based on an analysis of the dynamics and kinematics characteristics of amphibious aircraft and the hydrodynamic theory of high-speed planing hulls, a suitable mathematical model is established for calculating the hydrodynamics of aircraft during water takeoff. A pilot model is designed to illustrate how pilots are affected by the lack of visual reference and the necessity to simultaneously control the pitch angle, flight velocity and other parameters during water takeoff. Combined with the aerodynamic model, engine thrust model and aircraft motion model, a digital virtual flight simulation model is developed for amphibious aircraft during water takeoff, and a calculation method for the water takeoff performance of amphibious aircraft is proposed based on digital virtual flight. Typical performance indicators, such as the liftoff time and liftoff distance, can be obtained via digital virtual flight calculations. A comparison of the measured flight test data and the calculation results shows that the calculation error is less than 10%, which verifies the correctness and accuracy of the proposed method. This method can be used for the preliminary evaluation of airworthiness compliance of amphibious aircraft design schemes, and the relevant calculation results can also provide a theoretical reference for the formulation of flight test plans for airworthiness certification.     

飞机活动半径与飞行等时点

飞机活动半径与飞行等时点是在特殊或者紧急飞行情况下,根据飞机实际油量选定最有利的紧急备降机场,保证飞机在安全距离或者最短时间内在备降机场降落的一种紧急情况处置方法。本文通过理论分析和实例验证,提出在曲折航线飞行中,用实际飞行资料精确计算飞机活动半径和飞行等时点位置的新的计算方法。     

进场航班双目标调度的鲁棒优化研究

由于天气变化,导致进港飞机降落的处理时间不确定的情况经常发生.因此,需要在受到天气影响,进港飞机在跑道的处理时间不确定时提高跑道的利用率,减少飞机的延误成本.以最小化航班总延误成本和跑道总工作量为优化目标,建立降落飞机的处理时间的鲁棒优化模型,设计出Epsilon约束算法对能够快速得出进港飞机降落方案的Pareto前沿.通过实例证明了模型的可行性及有效性,对机场终端在天气变化时对进港航班的合理调度具有一定的指导作用.     

大气紊流环境下的纵向飞行参数响应分析

介绍了大气紊流环境下飞机纵向飞行参数的计算与匹配方法.由于紊流的随机性特征,飞行参数响应分析采用时域与频域相结合的方式,对某型飞机紊流环境下的纵向飞行参数进行了计算分析.采用所介绍的方法,可以获得比较合理的飞行情况来指导型号设计工作.     

风雨对飞机飞行安全性的影响

风雨严重影响飞机的飞行安全。基于动量定理建立了一种根据降雨条件、风场特性、飞机特征和飞行状态计算雨滴对飞机产生的撞击力和力矩的方法,研究了风雨对飞机气动特性的影响,进而建立了飞机在风雨中飞行的运动方程。通过引入驾驶员的操纵模型,对飞机在风雨中飞行的运动特性进行了数值仿真研究。仿真结果表明:降雨会使飞机的升力减小,阻力增大,平衡迎角增加,不利于飞机的飞行安全;当降雨过程中伴随有风时,风会改变飞机的飞行迎角,使得飞机更容易出现因失速而造成的飞行事故;降雨时飞机的抗风能力降低。     

待机状态下机翼结冰的快速计算方法

飞机在飞行过程中遭遇结冰气象,尤其是过冷大水滴结冰条件所导致的机翼结冰,将严重影响飞机的气动性能与操纵品质,从而导致飞行故障或飞行事故,是飞机飞行安全的重要影响因素,是飞机研制中必须重点解决的难题。虽然针对结冰已建立有多种计算仿真程序,但快速获得结冰模拟冰形,包括过冷大水滴条件下的结冰模型是工程师们一直追求的解决方案。利用前向多层神经网络,尝试建立了一种针对待机状态下的机翼结冰模型。此方法基于坐标转换原理,将获取的采用直角坐标表达的标准翼型的机翼结冰数据转换为对应的极坐标表达的数据,以飞行参数、气象参数和极坐标角度作为输入,极坐标模值作为输出训练构建出此种机翼结冰模型。使用所建立的模型,仿真预测结果表明该计算方法具备快速性和精确性,其计算精度可满足实际要求。