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。     

民机冲压空气系统流动特性仿真研究

民机冲压空气系统通过机身蒙皮开口引入外界空气为飞机空调系统、辅助冷却系统和惰化系统提供合适压力与流量的冷源,其性能的优劣影响飞机的经济性与舒适性。冲压空气系统包括了进排气口、换热器、风扇和管路等部件,其内部的复杂流动特性决定了冷源流量在各个用户系统中的分配。为了在冲压空气系统的设计过程中根据各用户系统的需求完成合适的流量分配,需要通过冲压空气系统流动特性的三维仿真计算来获得。针对冲压空气同时受到机外环境和内部部件影响的特点,建立了机外远场和内部各部件仿真计算模型,通过CFD方法实现了冲压空气系统内部三维流动趋势的计算,获得了冲压空气系统流量分配结果和流道内的压力分布,为冲压空气系统的整体设计提供了参考。     

民用飞机废水系统非定常三相流动特性研究

废水系统属于民用飞机机载系统的重要组成部分,污水排放的有效性直接关系到乘客的乘坐舒适性与健康。因此,有必要对民用飞机废水系统中的气液固三相流动进行研究。采用欧拉方法模拟废水管路的气液固三相流动,对飞行高度、马桶工作状态因素对废水排放的影响进行分析。结果表明：仅最远端马桶工作时,随着飞行高度的增加,废水流动的核心峰值时间提前,废水完全排出所需时间从3.31 s缩短至1.87 s,废水均能快速排入废水箱;当三个马桶同时工作时,靠近废水箱的马桶开启会减小废水管路中的负压,不同横截面流速平均下降了66.5%,导致最远端马桶废水无法快速排出,排放效率有所降低;当靠近废水箱的马桶冲洗时间调整为2 s,同时将最远端马桶单独开启时,可以保证最远端马桶中的废水完全排入废水箱。     

大型民机巡航状态下头部流动特性实验研究

高速巡航飞行时,机头的流动特性对大型民机的耗油率以及驾驶舱的舒适程度都有影响,民机高速巡航飞行时要求飞机头部尽可能不存在分离流动,高速气流在机头舷窗位置不出现激波。通过风洞试验．在FD-12高速风洞中得到了某民机头部的压力分布、彩色油流照片以及PIV宅间流场显示结果。试验结果表明：在巡航状态下,机头表面主要是附着流动,来流马赫数为0．82时,机头舷窗后方局部出现超声速区。     

双两相流换热器的建模仿真

以分布参数、一维均相模型为基础，建立了管壁两侧两相流体流动时的质量、动量、热量传递的耦合方程，在稳态工况下对两侧工质分别为R134a和R22的换热器模型进行了数值求解，采用“假想亚稳态法”解决数值计算过程中确定流动相态的准则方程式，得出了两相流动传热过程中各种参数的变化规律，并对其进行分析，提出了对双两相流换热器性能进行评价的主要参数。     

风对建筑绕流流动的数值方法

本文利用k-ε湍流模型及SIMPLE方法,在二维条件下,就风对建筑绕流流动进行了数值模拟,建筑及地面的边界条件采用以低Re数k-ε湍流模型中导出的壁函数处理近壁湍流。自由边界采用外推格式。对于计算域中的建筑物则利用控制粘性系数的方法处理。并对计算结果和风洞实验进行了比较。 为了研究建筑物之间的气流及压力分布,本文还对并列两栋建筑的不同情况进行了数值计算和分析。     

动载作用下管内汽水两相流传热特性

设计搭建了旋转平台,采用电加热的方法对过载状态下径向水平管内汽水两相流流动及传热特性进行了实验研究.实验测试段为内径20 mm、长400 mm的有机玻璃圆管.通过调节转台转速来实现不同过载量,进而研究过载状态下汽水两相流传热机理.结果表明:随着过载的增大,管内两相流压力增大,流阻急剧增大,流量减小,空隙率减小,换热量减小,管外传热系数增大.      

直升机滑油系统流动阻力特性研究

通过对直升机滑油系统及部件工作原理研究的基础上,建立了温度、压力、流量多因素耦合稳态仿真模型,并用Visual C++ 6.0编制了相应计算软件.利用仿真计算结果对滑油系统及其主要部件的阻力性能进行了分析,确定了影响系统阻力特性的主要部件和主要影响因素,分别为滑油泵、过滤器、散热器、喷嘴和滑油温度、飞行高度.在对系统流量、阻力特性研究的基础上对系统高空性能进行了预测,为部件选型及系统管路的优化设计提供了参考依据.     

离心式喷嘴充填过程内部流动特性仿真

基于两相界面追踪方法VOF(volume of fluid)模拟了离心式喷嘴充填过程中的内部流动特性。研究了气液界面随时间的变化过程,发现了充填过程中气核收缩和旋转液膜的现象;通过提取气相体积分数等值线的方法计算了充填过程中喷嘴出口液膜厚度和喷雾锥角的变化。结果发现:液膜厚度随出口流量的增大而增大,出口喷雾锥角随出口流量的增大而减小;描述了喷嘴旋流室内的回流现象,分析了充填完成后的压力场和速度场分布,发现在压降和气液作用的共同影响下,中心气核轴向速度沿轴向先增后减。      

民机直接维修成本系统动力学仿真研究

以民用飞机直接维修成本为研究对象,分析了成本产生的因果关系,绘制了存量流量图,建立了存量、流量、辅助变量、常量之间的关联方程以及确定其初始值;在确定模型合理的基础上,分析了模型的计算结果,并通过调整模型的参数来观察模型结果的变化以确定最优策略,为决策者提供决策支持。分析结果表明,仿真方法具有一定的实用性。     

气源系统建模及功能流仿真分析

给出了功能流模型定义及其建模流程,详细分析了飞机气源系统的工作模式、层次结构、功能流及典型部件的物理失效过程,并实现了气源系统典型工况的建模。最后对气源系统的功能流相关性关系和传播特性进行了仿真分析,以及功能流故障的注入和系统响应分析。     

气体引射器的一维流动特性计算及优化设计

本文根据射流理论、气体力学基本方程，考虑混合室进出口截面的速度损失，同时引用管内的壁面摩擦系数推导出引射器流动特性计算式，并用等面积引射器举例计算和试验对比，证明本文方法是正确。本文同时利用数学规划论的方法进行引射器的优化设计，和传统设计对比，证明优化方法节能，计算速度快。     

基于两相流理论滑动轴承动力特性求解

将计算流体动力学(CFD)两相流与动网格技术应用于滑动轴承动力特性数值求解,建立了基于CFD两相流滑动轴承动力特性求解模型,该模型无需设定油膜破裂边界条件且更能准确模拟滑动轴承流场特性.比较了单相流与两相流滑动轴承压力分布特性,计算分析了滑动轴承气穴分布特征及其影响因素,研究了两相流模型对滑动轴承动力特性的影响.计算结果表明:气化比例随着转速、偏心率和气化压力的增加而迅速增大,随进口压力的增加而缓慢减小.考虑两相流后,直接刚度系数增加,交叉刚度系数减小,直接与交叉阻尼系数均减小.随着偏心率的增加,单相流与两相流动力特性系数求解结果偏差增大.      

空间推进系统静动态特性仿真软件研究

基于特征线法进行了双组元挤压式空间推进系统动态过程仿真方法的研究,提出了在动态过程仿真模型基础上建立和求解静态特性仿真模型的方法。编制了静动态特性仿真软件,通过对某空间推进系统进行的调整工况、模拟故障时的静动态特性仿真,验证了所提出的静动态特性仿真方法的可行性和实用性,该方法可以减少仿真所需的工作量。通过扩充元件库,能够对其它类型推进系统进行仿真。     

高空模拟试验舱中燃气流动过程的分析与计算

以一维等熵流动理论为基础,在充分考虑激波效应的情况下,分析了高空模拟试验舱中发动机燃气可能出现的两种流动过程,并计算了燃气流动过程的压力变化曲线,其结果为高空模拟试验舱的结构设计和真空机组的选配提供了参考。     

气膜出流条件下回转通道流动特性的实验研究

采用实验方法研究气膜出流条件下带肋回转通道流动特性,其中回转通道为带90°直肋变截面通道。根据研究问题的特点,利用单元分析方法,定义了壁面有效压力及单元有效压力系数。结果表明:通道出口段存在气膜出流与无气膜出流情况相比出口段有效压力分布发生变化,并且使整个通道的流阻下降。影响流动的主要因素是通道的阻塞比、长径比、宽高比、气膜出流比和进口雷诺数。     

Bang-Bang型电推进氙贮供系统两相流仿真研究与开闭周期优化

针对某Bang-Bang型电推进氙贮供系统,基于Amesim仿真平台搭建起流动、传热动态数值模型进行两相流仿真研究,采用MBWR状态方程准确揭示氙工质相态变化。仿真模型与试验数据对比验证后,对Bang-Bang阀开闭周期进行参数敏感性分析来优化系统设计。结果表明：系统各工作阶段Bang-Bang阀下游缓冲罐压强以及各极流量仿真结果与试验数据或额定值误差在1.76%以内。Bang-Bang阀在异步工作周期中,中间小气容由于焦汤效应而温度瞬间下降,氙工质由气态转变为两相态并持续0.315s。采用适中的开闭周期可以在缩短缓冲罐建压响应时间的同时实现Bang-Bang阀的长寿命使用。     

空间推进系统静态特性通用仿真方法

针对采用液体推进剂的空间推进系统，提出了一种基于图论和面向对象技术的通用数值仿真方法，该方法适用于空间推进系统各种形式设计方案的检验及推进系统静态工作过程的仿真研究。应用此方法开发的软件对某空间推进系统进行了静态特性的仿真，获得良好效果，显示了很好的通用性。     

熔盐泵外特性及内部流动的试验及数值模拟

为了揭示熔盐泵内两相流动的规律,研究了熔盐泵试验方法,得到了熔盐泵的外特性.采用粒子成像测速（PIV）技术测量了蜗舌附近熔盐泵内流动,并对熔盐泵内两相流动进行了非定常数值模拟,阐述了试验结果与模拟结果之间的差别,获得了晶体颗粒在熔盐泵内的体积分数分布,并分析了其演化规律.结果表明:熔盐泵内晶体颗粒体积分数分布较稳定,颗粒集中于叶片吸力面附近.粒径对颗粒在叶轮流道内的积聚影响比较大,粒径越大,颗粒积聚越明显.熔盐泵出口静压周期性波动,波动幅度受叶轮内颗粒体积分数分布影响.