本文關(guān)鍵詞：機(jī)載液冷系統(tǒng)仿真研究與管路設(shè)計(jì)

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【摘要】：隨著航空事業(yè)的不斷發(fā)展,機(jī)載電子設(shè)備的數(shù)量和功率不斷增加,同時(shí)電子設(shè)備集成化導(dǎo)致其熱流密度越來越高�？諝庋h(huán)冷卻系統(tǒng)已難以單獨(dú)滿足航電系統(tǒng)的要求,液體冷卻系統(tǒng)憑借其較高的冷卻效率得到廣泛應(yīng)用,同時(shí)機(jī)載燃油以其高比熱和高儲量的優(yōu)點(diǎn)成為系統(tǒng)的熱沉的重要組成。此外,機(jī)載電子設(shè)備的結(jié)構(gòu)形式由集中式逐漸向分布式過渡,由此帶來的多支路的流量分配問題成為液冷系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的重要問題。本文以機(jī)載液體冷卻系統(tǒng)和燃油系統(tǒng)為研究對象,主要圍繞以下內(nèi)容開展工作:(1)在MATLAB/Simulink仿真平臺上建立了液冷系統(tǒng)常用部件及工質(zhì)的仿真模型。對工質(zhì)的物性參數(shù)分析后選擇65號冷卻液作為液冷系統(tǒng)的工質(zhì),同時(shí)對各部件特性分析后進(jìn)行了選型設(shè)計(jì)。(2)基于MATLAB/Simulink仿真平臺,搭建了燃油系統(tǒng)的仿真模型,對典型飛機(jī)熱設(shè)計(jì)條件下各油箱的溫度變化規(guī)律進(jìn)行了分析,同時(shí)計(jì)算了飛行高度、飛行速度、太陽輻射強(qiáng)度、液冷系統(tǒng)熱載荷對主供油箱燃油溫度的變化情況的影響。結(jié)果表明飛行高度越高,燃油溫度越低;飛行速度越高,燃油溫度越高;太陽輻射強(qiáng)度的增大或液冷系統(tǒng)熱載荷的增加均會導(dǎo)致燃油溫度的升高。(3)使用計(jì)算流體力學(xué)的方法對流量分配中使用的限流環(huán)進(jìn)行了數(shù)值仿真,對限流環(huán)孔徑比和厚度、冷卻液流量對限流環(huán)阻力特性的影響進(jìn)行了研究。結(jié)果表明限流環(huán)的阻力系數(shù)隨著限流環(huán)的孔徑比增加而減小,隨著限流環(huán)的厚度的增加而減小;限流環(huán)的阻力損失隨著冷卻液流量的增加而增加。(4)在MATLAB/Simulink仿真平臺上搭建了液冷系統(tǒng)與燃油系統(tǒng)的耦合仿真模型。通過耦合模型的動(dòng)態(tài)仿真得到了不同工況下系統(tǒng)的流動(dòng)特性和傳熱特性。同時(shí)分析了系統(tǒng)布局、飛行高度以及飛行馬赫數(shù)對系統(tǒng)的影響。計(jì)算結(jié)果表明:在不同的工況條件下各支路流量按照電子設(shè)備熱負(fù)荷進(jìn)行分配;新布局可以延遲電子設(shè)備過熱出現(xiàn)的時(shí)間點(diǎn);對于給定的飛行狀態(tài)和工作狀態(tài),可以通過改變系統(tǒng)布局有效降低系統(tǒng)溫度;對于相同工作狀態(tài),飛行高度的降低和飛行馬赫數(shù)增大均會導(dǎo)致系統(tǒng)溫度的上升。
【關(guān)鍵詞】：液冷系統(tǒng) 燃油系統(tǒng) Simulink 限流環(huán) 系統(tǒng)仿真
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：V245.3
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-13
• 注釋表13-14
• 第一章 緒論14-21
• 1.1 液冷系統(tǒng)簡介15-16
• 1.2 液冷系統(tǒng)研究現(xiàn)狀16-17
• 1.3 機(jī)載燃油熱管理研究現(xiàn)狀17-19
• 1.4 系統(tǒng)仿真技術(shù)19-20
• 1.5 本文的主要工作20-21
• 第二章 液冷系統(tǒng)部件及工質(zhì)建模21-41
• 2.1 液冷系統(tǒng)常用工質(zhì)21-24
• 2.1.1 RP-3 燃油22
• 2.1.2 65 號冷卻液22-23
• 2.1.3 空氣23-24
• 2.2 管路24-32
• 2.2.1 沿程能量損失24-26
• 2.2.2 局部能量損失26-32
• 2.3 儲液罐32-33
• 2.4 增壓泵33-34
• 2.5 冷板34-36
• 2.6 燃油換熱器36-39
• 2.7 過濾器39
• 2.8 控制元件39-40
• 2.9 本章小結(jié)40-41
• 第三章 燃油溫度數(shù)值分析41-63
• 3.1 油箱傳熱的數(shù)值模型41-45
• 3.2 燃油系統(tǒng)熱仿真計(jì)算45-57
• 3.2.1 系統(tǒng)描述45-46
• 3.2.2 仿真條件46-47
• 3.2.3 仿真結(jié)果與分析47-57
• 3.3 燃油系統(tǒng)影響因素分析57-62
• 3.3.1 定飛行條件下主供油箱燃油溫度的特性分析57-58
• 3.3.2 飛行高度對主供油箱燃油溫度的影響58-59
• 3.3.3 飛行速度對主供油箱燃油溫度的影響59-60
• 3.3.4 太陽輻射強(qiáng)度對主供油箱燃油溫度的影響60-61
• 3.3.5 液冷系統(tǒng)熱載荷對主供油箱燃油溫度的影響61-62
• 3.4 本章小結(jié)62-63
• 第四章 限流環(huán)的數(shù)值仿真計(jì)算63-72
• 4.1 控制方程及計(jì)算方法63-65
• 4.1.1 控制方程63-64
• 4.1.2 湍流模型64-65
• 4.1.3 邊界條件及參數(shù)設(shè)置65
• 4.2 算例驗(yàn)證65-68
• 4.3 限流環(huán)阻力特性仿真研究68-70
• 4.3.1 孔徑比對限流環(huán)阻力特性的影響68-69
• 4.3.2 厚度對限流環(huán)阻力特性的影響69-70
• 4.3.3 冷卻液流量對限流環(huán)阻力特性的影響70
• 4.4 限流環(huán)SIMULINK仿真計(jì)算70-71
• 4.5 本章小結(jié)71-72
• 第五章 液冷系統(tǒng)仿真計(jì)算72-90
• 5.1 多支路液冷系統(tǒng)仿真建模72-73
• 5.2 多支路液冷系統(tǒng)仿真中的主要問題73-75
• 5.2.1 流量分配問題73-74
• 5.2.2 變工況條件下的系統(tǒng)控制問題74-75
• 5.3 液冷系統(tǒng)靜態(tài)仿真計(jì)算75-77
• 5.3.1 工況1靜態(tài)仿真計(jì)算76-77
• 5.3.2 工況2靜態(tài)仿真計(jì)算77
• 5.4 系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)仿真77-86
• 5.4.1 工況1動(dòng)態(tài)仿真計(jì)算78-81
• 5.4.2 變工況動(dòng)態(tài)仿真計(jì)算81-86
• 5.5 系統(tǒng)影響因素分析86-89
• 5.5.1 系統(tǒng)布局對系統(tǒng)的影響86-87
• 5.5.2 飛行高度對系統(tǒng)的影響87-88
• 5.5.3 飛行馬赫數(shù)對系統(tǒng)的影響88-89
• 5.6 本章小結(jié)89-90
• 第六章 總結(jié)與展望90-92
• 6.1 總結(jié)90-91
• 6.2 展望91-92
• 參考文獻(xiàn)92-95
• 致謝95-96
• 在學(xué)期間的研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文96

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：807115