本文關(guān)鍵詞：無人機(jī)綜合熱管理系統(tǒng)建模與仿真

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【摘要】：近年來無人機(jī)在民用和軍用領(lǐng)域都得到了較大發(fā)展,無人機(jī)在軍用領(lǐng)域正在逐步取代有人機(jī)的作戰(zhàn)任務(wù)。軍用無人機(jī)由于機(jī)體尺寸受限、飛行包線寬以及高速隱身發(fā)展等特點(diǎn),使得其各個子系統(tǒng)不僅面臨熱問題也有可能面臨冷問題,各子系統(tǒng)如果獨(dú)立運(yùn)行會造成能量的重復(fù)和浪費(fèi),因此無人機(jī)綜合熱管理系統(tǒng)具有研究價值。本文根據(jù)某型無人機(jī)的散熱需求設(shè)計(jì)了低負(fù)載和高負(fù)載工況共三套熱管理方案:為無人機(jī)低負(fù)載工況設(shè)計(jì)了整合燃油系統(tǒng)、液冷系統(tǒng)和通風(fēng)系統(tǒng)的綜合熱管理方案;為高負(fù)載工況設(shè)計(jì)了兩套整合蒸發(fā)循環(huán)系統(tǒng)、燃油系統(tǒng)、液冷系統(tǒng)和通風(fēng)系統(tǒng)的綜合熱管理方案。研究各方案在飛行包線下的擾動特性和控制特性,為無人機(jī)綜合熱管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、驗(yàn)證和控制研究提供仿真平臺。建立濕空氣、燃油JEP-8、制冷劑R134a、乙二醇水溶液和液態(tài)水的熱物性數(shù)學(xué)模型以及無人機(jī)綜合熱管理系統(tǒng)主要部件的數(shù)學(xué)模型:燃油箱、單相液/液換熱器、單相空/液換熱器、采用了集總參數(shù)法建立瞬態(tài)模型;蒸發(fā)器、冷凝器采用了移動邊界法建立兩區(qū)動態(tài)模型和三區(qū)動態(tài)模型;壓縮機(jī)、膨脹閥、泵、風(fēng)機(jī)等采用集總參數(shù)法建立穩(wěn)態(tài)模型。建立好部件的數(shù)學(xué)模型后運(yùn)用MATLAB/SIMULINK平臺搭建部件的仿真模型并對部件模型進(jìn)行封裝,對于主要的部件一部分采用文獻(xiàn)中的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)驗(yàn)證準(zhǔn)確性,另一部分部件與知名一維流體計(jì)算軟件FLOWMASTER的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對比分析。根據(jù)設(shè)計(jì)的無人機(jī)低負(fù)載和高負(fù)載熱管理方案原理圖和建立的部件模型庫搭建仿真系統(tǒng)模型,在熱極限工況下進(jìn)行全飛行包線擾動和控制特性仿真分析,采用PID控制使得系統(tǒng)參數(shù)滿足設(shè)計(jì)要求。
【關(guān)鍵詞】：無人機(jī)綜合熱管理系統(tǒng) MATLAB/SIMULINK 集總參數(shù)法 移動邊界法 動態(tài)仿真 PID控制
【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】：V279
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-11
• 注釋表11-12
• 第一章 緒論12-19
• 1.1 選題背景12-14
• 1.2 機(jī)載綜合熱管理系統(tǒng)發(fā)展概況14-17
• 1.3 本文主要工作17-19
• 第二章 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)和工質(zhì)物性19-29
• 2.1 某型無人機(jī)綜合熱管理系統(tǒng)簡述19-22
• 2.1.1 低負(fù)載綜合熱管理方案19-20
• 2.1.2 高負(fù)載綜合熱管理方案20-22
• 2.2 工質(zhì)物性數(shù)學(xué)模型22-28
• 2.2.1 濕空氣物性22-23
• 2.2.2 燃油物性23-24
• 2.2.3 R134a的物性24-26
• 2.2.4 乙二醇水溶液物性26
• 2.2.5 飽和液態(tài)水物性26-28
• 2.3 本章小結(jié)28-29
• 第三章 系統(tǒng)部件數(shù)學(xué)模型29-53
• 3.1 燃油箱數(shù)學(xué)模型29-32
• 3.1.1 燃油箱數(shù)學(xué)模型29-31
• 3.1.2 燃油箱邊界條件31-32
• 3.2 單相換熱器和管道數(shù)學(xué)模型32-39
• 3.2.1 單相換熱器結(jié)構(gòu)和換熱參數(shù)32-36
• 3.2.2 單相換熱器數(shù)學(xué)模型36-37
• 3.2.3 熱負(fù)荷型換熱器數(shù)學(xué)模型37
• 3.2.4 蒙皮換熱器數(shù)學(xué)模型37-38
• 3.2.5 管道數(shù)學(xué)模型38-39
• 3.3 相變換熱器數(shù)學(xué)模型39-48
• 3.3.1 蒸發(fā)器數(shù)學(xué)模型40-44
• 3.3.2 冷凝器數(shù)學(xué)模型44-48
• 3.4 穩(wěn)態(tài)部件數(shù)學(xué)模型48-52
• 3.4.1 壓縮機(jī)數(shù)學(xué)模型48-49
• 3.4.2 電子膨脹閥數(shù)學(xué)模型49-50
• 3.4.3 泵和風(fēng)機(jī)數(shù)學(xué)模型50-52
• 3.5 本章小結(jié)52-53
• 第四章 系統(tǒng)部件模型庫的搭建與驗(yàn)證53-63
• 4.1 燃油箱MATLAB計(jì)算模型53-55
• 4.1.1 燃油箱MATLAB計(jì)算模型的搭建53-54
• 4.1.2 燃油箱MATLAB模型的測試54-55
• 4.2 單相換熱器的MATLAB計(jì)算模型55-57
• 4.2.1 單相換熱器MATLAB計(jì)算模型的搭建55-56
• 4.2.2 單相換熱器MATLAB模型的測試56-57
• 4.3 蒸發(fā)循環(huán)系統(tǒng)MATLAB計(jì)算模型57-60
• 4.3.1 蒸發(fā)循環(huán)系統(tǒng)MATLAB計(jì)算模型的搭建57-58
• 4.3.2 蒸發(fā)循環(huán)系統(tǒng)MATLAB計(jì)算模型的測試58-60
• 4.4 管道MATLAB計(jì)算模型60-62
• 4.4.1 管道MATLAB計(jì)算模型的搭建60-61
• 4.4.2 管道MATLAB模型的測試61-62
• 4.5 泵和風(fēng)機(jī)MATLAB計(jì)算模型62
• 4.6 本章小結(jié)62-63
• 第五章 系統(tǒng)擾動和控制特性研究63-80
• 5.1 低負(fù)載熱管理方案開環(huán)特性研究63-67
• 5.1.1 飛行工況和參數(shù)設(shè)置63-65
• 5.1.2 低負(fù)載熱管理方案開環(huán)特性研究65-67
• 5.2 低負(fù)載熱管理方案擾動特性和控制特性研究67-73
• 5.2.1 單通風(fēng)系統(tǒng)擾動特性研究67-68
• 5.2.2 通風(fēng)+液冷系統(tǒng)擾動特性研究68-70
• 5.2.3 低負(fù)載熱管理方案控制特性研究70-73
• 5.3 高負(fù)載熱管理方案控制特性研究73-79
• 5.3.1 高負(fù)載方案一控制特性研究73-76
• 5.3.2 高負(fù)載方案二控制特性研究76-79
• 5.4 本章小結(jié)79-80
• 第六章 總結(jié)與展望80-82
• 6.1 總結(jié)80
• 6.2 展望80-82
• 參考文獻(xiàn)82-85
• 致謝85-86
• 在學(xué)期間的研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文86-88
• 附錄A 低負(fù)載熱管理系統(tǒng)MATLAB模型全圖88-89
• 附錄B 高負(fù)載熱管理方案一MATLAB模型圖89-92
• B.1 高負(fù)載方案一MATLAB模型全圖89-90
• B.2 高負(fù)載方案一蒸發(fā)循環(huán)系統(tǒng)和新增電子艙液冷系統(tǒng)MATLAB模型圖90-91
• B.3 高負(fù)載方案一燃油系統(tǒng)、液冷系統(tǒng)和通風(fēng)系統(tǒng)MATLAB模型圖91-92
• 附錄C 高負(fù)載熱管理方案二MATLAB模型圖92-94
• C.1 高負(fù)載方案二MATLAB模型全圖92-93
• C.2 高負(fù)載方案二蒸發(fā)循環(huán)系統(tǒng)、新增電子艙液冷系統(tǒng)和通風(fēng)系統(tǒng)MATLAB模型圖93-94
• C.3 高負(fù)載方案二燃油系統(tǒng)和液冷系統(tǒng)MATLAB模型圖94

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：875794