两种直升机多舱油箱惰化系统代偿损失比较

针对某型直升机多舱油箱,设计了冷却空气控温和燃油热沉控温的2种多舱油箱惰化系统。基于AMESim平台搭建了这2种系统模型,研究了这2种系统的控温效果和各舱油箱参数变化规律,并且引入代偿损失指标对这2种系统性能进行评估。仿真结果表明:2种惰化系统均能控制膜前温度维持在90℃;燃油热沉控温的多舱油箱惰化系统在整个飞行过程中,各舱油箱中最高燃油温度小于32℃,没有超过许用限制;对于直升机而言,由于油箱相比大型客机而言体积较小,通过计算可得,冷却空气控温的多舱油箱惰化系统的燃油代偿损失小于燃油热沉控温的多舱油箱惰化系统的燃油代偿损失。仿真结果为多舱油箱惰化系统的设计和优化提供了参考依据。

大型机载油箱电位分布与静电击穿仿真研究

低导电性的航空燃油在流经管路阀门等结构时会带有一定量的静电荷,这些静电荷最终会汇入燃油油箱。对于载油量较大的不规则飞机油箱,静电规律的数值计算与试验测量均不便展开。本文采用数值仿真软件COMSOL Multiphysics对油箱在充油过程中静电电位分布、静电放电电位和静电打火能进行仿真计算,并且对油位高度以及初始电荷密度对油箱静电放电及打火可能性的影响进行研究。通过计算充油过程中产生静电放电所需的最小击穿电压和产生静电带有的能量,对油箱内电位是否会引起静电击穿和引燃油箱内混合气体进行分析,为静电引起的油箱爆炸的风险评估提供了一种新思路。

结构对耗氧型惰化系统中反应器性能的影响

针对新型低温催化惰化系统中反应器存在的易飞温和转化率低的问题,基于FLUENT多孔介质模型,以用户自定义标量(UDS)添加固相能量方程,以用户自定义函数(UDF)形式加入化学反应,建立了圆柱体、圆锥体及反圆锥体3种结构的反应器仿真模型,并通过自建试验台对模型的正确性进行了验证。定义了转化率和耗氧速率2个性能指标,研究了反应器进口气体温度、进口流量和RP-3燃油蒸气体积浓度对反应器性能的影响,分析了反应器的操作范围,并从流动速度的角度出发,比较了3种结构反应器的性能差异。结果表明:进口气体的温度及RP-3燃油体积浓度的提高以及进口流量的减小可以促进反应的发生;反应器的起燃温度为470 K;在相同条件下,3种结构反应器的转化率从高到低依次为圆锥体、圆柱体、反圆锥体,可操作温度范围差值为8~10 K。

浮子式双油面控制器开启及燃油流动特性

飞机燃油系统具有储存燃油、将燃油输送到发动机以及调节飞机重心等功能,从储油箱供给发动机的燃油需经过消耗油箱,其中双油面控制器是消耗油箱中的1种前导式阀门,能够控制输油的开启关闭,保证油箱基本满油。在使用过程中,发现双油面控制器会出现无法开启或提前关闭现象,给供输油安全带来极大影响。为了了解油面控制器工作异常的原因,并获取阀门内部燃油流动特性,文章采用动力学建模仿真的方法,获得大小活门不同工况下的运动轨迹,发现活门油压方向对开启过程具有明显影响;采用CFD仿真方法,获取阀门燃油流动特性,发现随阀门开度和入口压力增大,出口燃油由“涌出”变为“喷出”,越过挡油板进入浮子腔的燃油占比增多,可能导致输油的提前关闭。

基于耗氧惰化技术的飞机燃油箱热模型

温度是燃油箱耗氧惰化系统适航符合性验证过程中重要指标。基于MATLAB Simulink软件,建立了飞机燃油箱耗氧型惰化系统油箱部件的传质传热模型,并验证其可靠性。在此基础上,分析了惰化系统抽气流量和出口温度对飞机燃油箱气相空间节点温度和燃油节点温度的影响。结果表明:所建立的飞机燃油箱传质传热模型具有较高的可靠性;随着惰化系统抽气流量的增加和惰化系统出口温度的升高,气相空间节点温度随之升高但对燃油节点温度影响不明显。

民用飞机客舱CO_(2)分布特性分析

为保证乘客舒适环境与电子设备等正常工作,采用计算流体力学(CFD)方法,对民用飞机座舱内流场进行模拟,通过改变回风和新风温度、巡航高度及回风比,得到不同工况下舱内CO_(2)体积分数、温度场及速度场分布,并与已有数据对比,验证了计算模型的正确性。研究结果显示:地面标准天及巡航状态舱内流场基本符合要求,冬天供风50℃及回风比0.5时,舱内部分区域温度较高,且CO_(2)体积分数升高并接近标准值,可根据实际需要确定环控系统方案。

热泵辅助太阳能中央热水系统年运行特性研究

提出采用热泵来取代传统的电加热器,构成热泵辅助太阳能中央热水系统,可有效地降低能源消耗。结合2005年西安地区气象数据,建立了合适的数学模型,并用现有的试验数据对模型进行了校准,通过模型模拟了该年热泵辅助和电辅助太阳能中央热水系统的性能系数,输入功耗,出水温度等运行参数,并对两者进行了对比。

飞机燃油箱气相空间平衡氧浓度理论研究

油箱上部空间平衡氧浓度的确定是设计机载油箱惰性化系统的基础。采用微元段计算方法,在考虑载油量、压力随飞行高度变化、燃油温度和燃油蒸汽压的情况下,建立了油箱上部气相空间平衡氧浓度的数学模型。首先将模型计算结果与文献公布的数据进行了比较,验证了模型的正确性。然后分析了不同因素对平衡氧浓度的影响。研究结果表明:不同燃油的氧氮溶解特性会对平衡氧浓度造成直接影响;平衡氧浓度与载油量有关,且不呈线性关系;燃油温度增加后,平衡氧浓度下降;此外,随着飞行高度增加,由于气相空间总压和氧氮分压下降,燃油的蒸汽压对平衡氧浓度的影响也越大。研究结果将为惰性化气体流量的估算和设计提供一定的理论基础。

涡旋机械的涡旋体始端型线研究

涡旋机械中涡旋体的始端型线不但影响排气角和压缩过程，而且与涡旋机械的整机性能及涡旋体始端的强度有密切联系．着重分析了圆弧型型线修正问题，包括对称圆弧修正、不对称圆弧修正、对称圆弧加直线修正和不对称圆弧加直线修正，研究了不同修正条件下的排气角．

并联式太阳热泵热水器中热泵子系统性能研究

对太阳热泵热水器中的热泵子系统建立了相应的数学模型,并对热泵子系统的循环性能进行了研究。研究表明,循环水量对热泵子系统的性能系数、压缩机功耗、加热时间以及保温水箱的实际终了加热温度有较大的影响。

内啮合摆线转子压缩机型线连续性条件研究

为了得到内啮合摆线转子压缩机结构参数对内转子型线连续性影响的关系,首先采用显式参数方程建立了内外转子型线方程,分析了能够构成型线的最基本条件.考虑到内转子型线方程的复杂性,根据Frenet定义,通过推导短幅外摆线曲率和曲率半径的方式,间接地得到了内转子各点的曲率和曲率半径,分析了型线上曲率半径的极值点,将其分为3种不同情况进行讨论,最终得到了内转子型线无过切的判定依据.根据给定的内外转子齿数、基圆半径和齿顶圆半径等基本结构参数,通过所得到的判定依据,可直接显式计算出合理的偏心矩范围.所研究的结果和文献上已有研究结果基本一致,但研究过程的几何意义更加明确,得到的结论涵盖了已有文献尚未包括的情况,可为内啮合摆线式流体机械的设计提供一定的理论参考.

70MPa加氢站用隔膜压缩机二级缸盖热应力分析

高压氢气压缩机是加氢站核心装置之一,其结构可靠性是保障加氢站安全的关键。基于70 MPa加氢站用隔膜压缩机的二级缸盖建立热力耦合模型,利用有限元分析温度对缸盖应力的影响。模拟结果表明缸盖最大应力所在位置在排气通道;自然冷却时最大应力比不考虑热应力时提高了104.3%,平均应力提高了86.7%,可见热应力影响显著;若对缸盖进行强制冷却,相应的最大应力可降低14.2%,而平均应力增加了23.3%,但依然在许用应力范围内。因此对缸盖进行强制冷却可以成为缓解热应力影响的方案之一。

气体分配方式对民机多隔仓燃油箱惰化的影响

在假设燃油箱整体和各隔仓无质量堆积的前提下,建立了一种可根据压力差自动确定流动方向和流量的数学模型,并给出了迭代法计算的步骤,然后采用微元法获得了惰化过程中各隔仓体积氧浓度随换气次数的关系.以波音747中央翼油箱为对象,与国外文献中公布的实验数据进行了对比,验证了所建模型有较高的计算精度.以国产某型客机中央翼燃油箱为研究对象,给出了4种不同的富氮气体进气孔设置及2种气体分配方式,比较了它们对惰化过程的影响,结果显示,将富氮气体按体积平均方式通入所有的隔仓具有最好的惰化效果,而将进气孔口设置在外侧隔仓并单独进气的惰化效果最差,而且在中部对称位置的隔仓上设置进气孔优于非对称位置设置进气孔.

二氧化碳制冷系统内啮合转子压缩机齿间受力特性

齿间受力特性直接影响到内啮合转子压缩机的可靠性和寿命,但目前还缺乏相关研究报道。在忽略齿间间隙和摩擦力后,建立合适的内外转子受力模型,引入线弹性理论,通过采用变形量的大小来关联各啮合点之间接触力的相对大小,从而可简化接触力的计算。模型着重对齿间接触力、接触力矩以及它们与气体力、支撑力和驱动力矩之间的关系进行分析。并以一1匹二氧化碳超临界制冷循环压缩机为例,对模型进行求解。计算结果表明,与气体力相比,该压缩机齿间接触力比较小,外转子受到的气体力矩完全由接触力矩平衡,而且该压缩机驱动力矩平稳,周期呈2π/Z2变化。研究的结果对内啮合压缩机的设计有一定指导意义。

新型内啮合齿轮压缩机的齿间接触力研究

为了使内啮合压缩机的材料选择准确、摩擦功耗减小、运行可靠性提高等,采用线弹性理论,在分别考虑缸体与外转子无间隙和有间隙的2种情况下,建立了齿面接触力计算的数学模型,该模型比有限元方法求解简单,并可得到接触力随转角的变化关系,特别是易于根据计算得到的结果合理设计和优化型线参数.研究结果表明:间隙会在很大程度上影响接触力的大小和变化规律;有间隙模型所得到的接触力数值比无间隙模型大10倍以上.考虑到实际转子压缩机中外转子和缸体之间不可避免地存在间隙,因此有间隙模型更接近于实际情况,而且在设计该压缩机时宜采用有间隙模型.

内啮合转子压缩机工作腔容积计算及分析

内啮合转子压缩机工作腔容积和转角变化的关系是进行压缩机热力计算的基础,目前还缺乏相应的计算公式。采用线积分的方法来计算工作腔基元面积的方法可很方便地推广到型线更复杂的内啮合转子机构中去。同时,提出了容积转角的概念,通过该转角可使计算得到的容积-转角变化关系符合传统压缩机的使用习惯。分别以内外转子为主动机构,推导了扫气容积和余隙容积的计算方法。

内啮合摆线转子压缩机齿型修正研究

为了解决内啮合摆线转子压缩机的型线在修正前存在余隙容积大、无法铣削加工等问题,以内外转子的齿数比为6∶7为例,采用共轭啮合的基本原理,首先讨论了可与内转子完美啮合的外转子极限完美型线修正方法,该方法可得到最小的余隙容积,虽然实用化较为困难,但可作为其他修正方法的判定界线.进而提出了一种较简单并可实用化的圆弧型线修正方法,该方法也可减小余隙容积,同时可用普通的铣削方法加工,能够大大降低加工的难度和成本.这些修正方法的研究可为内啮合摆线转子的实际应用打下理论基础.

一种新型内啮合转子压缩机几何关系

通过介绍内啮合转子机构在其他领域的应用,阐述了其用于压缩机的可能性和优点,分析表明该压缩机能够承受高的压力和压差,并且具有无需平衡质量、吸气容积大以及加工方便等优点。以变态外摆线的等距线为内转子型线、多段圆弧为外转子型线为例,研究了这种压缩机的基本几何关系,包括型线的构成、内外转子的基本啮合关系、瞬心的位置、节圆的直径和外转子齿顶圆的有效啮合范围等。通过对上述几何理论的研究,为这种新型压缩机的实际应用打下一定的理论基础。

结构参数对内啮合转子压缩机受力特性的影响

在分析内啮合转子压缩机独立结构参数对转子影响的基础上,通过定义2个相对结构参数,将影响较大的3个独立结构参数关联在一起,研究了相对结构参数对工作腔压力分布、转子上承受的气体力和气体力力矩以及主轴驱动力矩的影响。研究结果表明,λe对气体力和内外转子上的气体力矩影响较大,随着λe的增大,气体力逐渐减小,内外转子上承受的气体力矩波动加剧,特别是当λe增大到一定值后,外转子上气体力矩会始终为负;λa对主轴驱动力矩影响较大,随着λa的增大,驱动力矩的平均值和变化幅度均增大。在不考虑其他因素的情况下,选择较大的λe和较小的λa对改善压缩机受力情况有利。研究结果可为内啮合转子压缩机的设计及结构参数优化提供一定的参考。

内啮合转子压缩机基本几何理论研究

提出了一种适合高压差CO2制冷压缩机使用的内啮合转子机构,以短幅外摆线的外等距线为内转子,多段圆弧型线为外转子,建立了转子的型线方程;讨论了内外转子的基本啮合关系、瞬心的位置以及外转子齿顶圆的啮合范围等。这些基本几何关系的分析可为这种结构压缩机的使用打下一定的理论基础。