【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(shè)計(jì)為研究目標(biāo),參考國(guó)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(shè)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(shè)計(jì)研究等方面開(kāi)展研究,對(duì)整機(jī)的熱量進(jìn)行優(yōu)化控制,選題具有重要的應(yīng)用價(jià)值。本文分別對(duì)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(jìn)行分析,在簡(jiǎn)化假定的基礎(chǔ)上,建立了各傳熱部件的數(shù)學(xué)模型,基于Flowmaster軟件對(duì)典型包線(xiàn)下的綜合熱管理系統(tǒng)進(jìn)行了仿真計(jì)算,系統(tǒng)地模擬了熱管理系統(tǒng)中存在的流動(dòng)傳熱過(guò)程,對(duì)綜合熱管理系統(tǒng)特征系統(tǒng)地進(jìn)行了分析;以隔熱氈質(zhì)量作和兩套液體蒸發(fā)器中冷卻液消耗質(zhì)量的線(xiàn)性加和作為優(yōu)化設(shè)計(jì)目標(biāo),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(shè)計(jì)變量,以發(fā)動(dòng)機(jī)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(shè)計(jì)的數(shù)學(xué)模型,基于代理模型技術(shù)和Isight設(shè)計(jì)優(yōu)化平臺(tái)對(duì)綜合熱管理方案進(jìn)行了優(yōu)化探索。研究結(jié)果表明,本文所提出的綜合熱管理系統(tǒng)能在飛行任務(wù)全包線(xiàn)范圍內(nèi)可以滿(mǎn)足綜合熱管理的需求,代理模型的目標(biāo)函數(shù)值與采用Flowmaster仿真計(jì)算的結(jié)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(jié)果對(duì)綜合熱管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)具有參考意義。
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類(lèi)號(hào)】：V245.3;V444.36
【圖文】：

南京航空航天大學(xué)碩士學(xué)位論文冷介質(zhì)會(huì)經(jīng)由燃油冷卻，最終返回至油冷介質(zhì)容器中。(2) 次級(jí)油冷回路主要用于潤(rùn)滑及吸收發(fā)動(dòng)機(jī)其余附件的熱量。該發(fā)動(dòng)機(jī)熱管理方案簡(jiǎn)單易行，便于設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)。然而，由于流向發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油的溫度超過(guò)限制，在某些情況下需要引入額外的空氣對(duì)循環(huán)系統(tǒng)進(jìn)行冷卻，導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)整體功率，增加了燃油的消耗量。

圖 1.1 美國(guó)聯(lián)合技術(shù)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(dòng)機(jī)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(lái)，通過(guò)計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)監(jiān)控綜合熱管理各部件的工作溫度，合理調(diào)，滿(mǎn)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(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)，滿(mǎn)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(shè)計(jì)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(jī)中的熱管理方案[12]。該方案依托于先進(jìn)的子系統(tǒng)集成技術(shù)（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(dòng)機(jī)燃油系統(tǒng)等飛行機(jī)電系統(tǒng)分別設(shè)計(jì)的方方案將飛機(jī)的各系統(tǒng)有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，搭建了一個(gè)綜合的飛行器的熱能管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)子系統(tǒng)之間熱量的互補(bǔ)和綜合利用。F-22 戰(zhàn)機(jī)熱管理系統(tǒng)圖如圖 1.3 所示：

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2 袁立德;;汽車(chē)動(dòng)力熱管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)及優(yōu)化處理[J];科學(xué)家;2017年11期

3 席蕾;;宇通消息二則[J];商用汽車(chē)新聞;2008年01期

4 ;不節(jié)油，賠萬(wàn)元!——宇通推出發(fā)動(dòng)機(jī)熱管理系統(tǒng)萬(wàn)元懸賞活動(dòng)[J];駕駛園;2008年02期

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本文編號(hào)：2770417