電動飛機因其結(jié)構(gòu)簡單,清潔無污染等諸多優(yōu)點,在通用航空領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景和發(fā)展?jié)摿?但就目前的技術(shù)水平而言,仍有很多工程問題有待解決,發(fā)動機艙的散熱問題就是其中之一。在飛機正常運行時,電動機、電機控制器及各種附件、輔助設(shè)備都會產(chǎn)生大量的熱,而飛機發(fā)動機機艙又是一個相對狹小的空間,如果發(fā)動機艙的散熱性能不佳、艙內(nèi)氣體流動不暢,將會導(dǎo)致發(fā)動機艙的空氣不斷被加熱,艙內(nèi)溫度過高,進而降低電動力系統(tǒng)各元件的使用性能、使用壽命及安全性能。因此,對飛機發(fā)動機艙進行熱仿真,設(shè)計合理的冷卻方案對飛機長時間穩(wěn)定工作十分重要。本文以銳翔雙座電動輕型飛機為研究對象,針對其發(fā)動機艙散熱性能不佳的問題,以傳熱學(xué)、流體力學(xué)的相關(guān)理論為基礎(chǔ),分析了其發(fā)動機艙的內(nèi)部結(jié)構(gòu)組成、生熱機理與傳熱特性,并通過CFD軟件對飛機發(fā)動機艙內(nèi)的溫度場及流場分布進行了仿真與分析。仿真計算時,認(rèn)為艙內(nèi)空氣流動為三維穩(wěn)態(tài)湍流,且流體不可壓縮,采用的湍流模型為κ-ε雙方程湍流模型;對熱源定義方法為指定壁面熱流量法。仿真結(jié)果表明,在現(xiàn)有冷卻系統(tǒng)下,電動機、控制器等熱源表面存在散熱不均,局部溫度過高等問題。綜合考慮發(fā)動機艙內(nèi)外流場特性及自身結(jié)... 

【文章來源】：沈陽航空航天大學(xué)遼寧省

【文章頁數(shù)】：78 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

“太陽神”號太陽能電動飛機

業(yè)未來發(fā)展的趨勢，越來越多地受到航空制造商和運營商的重視[1]。與傳統(tǒng)動力飛機相比，電動飛機具有運行平穩(wěn)、轉(zhuǎn)化效率高、節(jié)能清潔、使用維護方便等優(yōu)點。人們對電動載運工具的研究工作已經(jīng)持續(xù)了數(shù)十年，并取得了巨大的成就，電動汽車、電動船等載運工具的設(shè)計和制造技術(shù)已趨于成熟，被廣泛應(yīng)用于人們的生產(chǎn)和生活中。然而，由于飛機工作環(huán)境的特殊性，電動飛機的研發(fā)工作一直發(fā)展緩慢[2-5]。近年來，隨著電動機，動力鋰電池，自動控制等關(guān)鍵技術(shù)的突破，飛機電推進技術(shù)發(fā)展迅速，部分輕小型飛機已實現(xiàn)了動力全電動化，發(fā)揮了小規(guī)模示范作用[6,7]。電動飛機按動力來源劃分主要包括：太陽能飛機、蓄電池和燃料電池飛機、其它超級電容或功率束電動飛機[1]。70 年代中期太陽能電動無人機最先研制成功，發(fā)展至今已有“太陽挑戰(zhàn)者號”、“西風(fēng)號”、“太陽神號”、“陽光動力號”等多款有人駕駛和無人駕駛飛機研制成功，圖 1.1為美國的“太陽神”號太陽能飛機，圖 1.2 為瑞士的“陽光動力”號太陽能飛機。目前，太陽能飛機在晝夜不間斷飛行方面已取得巨大進展、滯空時間不斷延長，但在能量轉(zhuǎn)化效率及氣動彈性方面仍存在很多不足。

圖 1.3 “Cri-Cri”鋰電池電動飛機 圖 1.4 “E430”鋰電池電動飛機圖 1.4 “X-57”麥克斯韋概念機 圖 1.5 “HY-4”氫燃料電池飛機超級電容是一類介于電池與電容器之間的電能存儲元件，工作時依靠極化電解質(zhì)儲能，具有持久耐用、充電迅速、功率密度值大等優(yōu)點；功率束或無線功率傳輸是將電源的電功率通過輻射、磁場共振、電感耦合等技術(shù)給電設(shè)備傳輸能量，圖 1.6 為美國國家航空航天局研制的某款無線能量傳輸電動飛機模型。目前這種技術(shù)尚不成熟，還無法應(yīng)用于工程實踐中。

【參考文獻】：
期刊論文
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碩士論文
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[3]車身控制器設(shè)計及功率芯片熱仿真方法研究[D]. 賴祺.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2013
[4]純電動汽車電機控制器的熱仿真與熱分析[D]. 趙衛(wèi)健.合肥工業(yè)大學(xué) 2013
[5]汽車發(fā)動機艙散熱特性數(shù)值分析與優(yōu)化[D]. 劉勝軍.湖南大學(xué) 2012
[6]基于耦合模型的汽車發(fā)動機艙散熱特性研究[D]. 蔡德宏.湖南大學(xué) 2012
[7]工程機械動力艙內(nèi)部熱環(huán)境仿真[D]. 白文龍.大連理工大學(xué) 2008
[8]小型液壓挖掘機動力系統(tǒng)熱平衡研究[D]. 蔣叢華.中南大學(xué) 2007
[9]航空發(fā)動機短艙流動與換熱的計算研究[D]. 馬明明.西北工業(yè)大學(xué) 2007
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本文編號：2929676