【摘要】：本文以某型超聲速飛行器的綜合熱管理系統(tǒng)傳熱模型及方案優(yōu)化設計為研究目標,參考國外典型的綜合熱管理系統(tǒng),以燃油作為主要熱沉和液體蒸發(fā)器作為輔助熱沉,在燃油循環(huán)冷卻系統(tǒng)中整合了液壓油冷卻、滑油冷卻、設備艙冷卻等系統(tǒng),圍繞綜合熱管理仿真模型的搭建、綜合熱管理系統(tǒng)的優(yōu)化設計研究等方面開展研究,對整機的熱量進行優(yōu)化控制,選題具有重要的應用價值。本文分別對綜合熱管理熱源模型、綜合熱管理熱傳遞模型和綜合熱管理熱控模型進行分析,在簡化假定的基礎上,建立了各傳熱部件的數(shù)學模型,基于Flowmaster軟件對典型包線下的綜合熱管理系統(tǒng)進行了仿真計算,系統(tǒng)地模擬了熱管理系統(tǒng)中存在的流動傳熱過程,對綜合熱管理系統(tǒng)特征系統(tǒng)地進行了分析;以隔熱氈質量作和兩套液體蒸發(fā)器中冷卻液消耗質量的線性加和作為優(yōu)化設計目標,以隔熱氈厚度和兩套液體蒸發(fā)器的工作功率作為優(yōu)化設計變量,以發(fā)動機燃油溫度上限作為約束條件,建立了熱管理系統(tǒng)優(yōu)化設計的數(shù)學模型,基于代理模型技術和Isight設計優(yōu)化平臺對綜合熱管理方案進行了優(yōu)化探索。研究結果表明,本文所提出的綜合熱管理系統(tǒng)能在飛行任務全包線范圍內可以滿足綜合熱管理的需求,代理模型的目標函數(shù)值與采用Flowmaster仿真計算的結果誤差較小,代理模型擬合程度較高,優(yōu)化工作具有可行性。本文研究結果對綜合熱管理系統(tǒng)的設計具有參考意義。
【學位授予單位】：南京航空航天大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：V245.3;V444.36
【圖文】：

南京航空航天大學碩士學位論文冷介質會經(jīng)由燃油冷卻，最終返回至油冷介質容器中。(2) 次級油冷回路主要用于潤滑及吸收發(fā)動機其余附件的熱量。該發(fā)動機熱管理方案簡單易行，便于設計和實現(xiàn)。然而，由于流向發(fā)動機的燃油的溫度超過限制，在某些情況下需要引入額外的空氣對循環(huán)系統(tǒng)進行冷卻，導致發(fā)動機整體功率，增加了燃油的消耗量。

圖 1.1 美國聯(lián)合技術公司提出的熱管理系統(tǒng)示意圖[9] 年，Petley[11]等人提出圖 1.2 所示的冷卻方案，建立了綜合熱管理系統(tǒng)的基本思想是以燃油作為熱沉，將發(fā)動機冷卻系統(tǒng)、環(huán)境控制系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)等系系統(tǒng)聯(lián)合起來，通過計算機實時監(jiān)控綜合熱管理各部件的工作溫度，合理調，滿足綜合熱管理系統(tǒng)各部件的冷卻需求，將吸熱后的燃油輸進發(fā)動機，滿管理與利用。

超聲速飛行器熱管理系統(tǒng)建模及方案優(yōu)化設計研究這一方案在日后的研究中逐漸被更為完善的熱管理方案所替代。如今的研究者們普遍是 F-22 戰(zhàn)機中的熱管理方案[12]。該方案依托于先進的子系統(tǒng)集成技術（SUIT），不同于環(huán)控系統(tǒng)、液壓散熱系統(tǒng)、滑油散熱系統(tǒng)、發(fā)動機燃油系統(tǒng)等飛行機電系統(tǒng)分別設計的方方案將飛機的各系統(tǒng)有機地結合起來，搭建了一個綜合的飛行器的熱能管理系統(tǒng)，實現(xiàn)子系統(tǒng)之間熱量的互補和綜合利用。F-22 戰(zhàn)機熱管理系統(tǒng)圖如圖 1.3 所示：

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1 漆杰;童元;趙少鋒;王文;;汽車熱管理系統(tǒng)淺析[J];汽車實用技術;2017年19期

2 袁立德;;汽車動力熱管理系統(tǒng)設計及優(yōu)化處理[J];科學家;2017年11期

3 席蕾;;宇通消息二則[J];商用汽車新聞;2008年01期

4 ;不節(jié)油，賠萬元!——宇通推出發(fā)動機熱管理系統(tǒng)萬元懸賞活動[J];駕駛園;2008年02期

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本文編號：2770417