直升机动力舱通风冷却系统仿真

建立了某型直升机动力舱内三维空气流动与传热的物理和数学模型,并根据动力舱结构和舱内气体流动的特点,应用非结构化网格和网格自适应技术进行区域离散化,采用标准k-ε紊流模型和有限容积法对5种不同冷却系统设计方案的舱内三维空气流场和温度场进行了数值仿真,分析了冷却气流进出口大小、分布位置等对舱内流场和温度场的影响。计算结果表明,通风冷却系统进气口开在动力舱前部,出气口开在舱后部,有利于舱内冷却气流流动和换热,舱内气流存在涡旋运动,动力舱温度分布呈“前低后高”趋势。

矩形微槽内FC-72的单相流动和换热实验研究

微槽换热器是解决航空电子设备元器件热控制问题的一条有效途径 .以新型电子设备冷却液FC 72为工质 ,利用 4种不同结构尺寸的矩形微槽 ,进行了微槽内单相流动和强迫对流换热性能实验研究 ;分析了工质流速、过冷度以及微槽结构等对换热性能的影响 ,给出了适用于层流和紊流的单相流动阻力特性实验关联式和单相强迫对流换热实验关联式 ,并对实验结果进行了不确定度分析 .结果表明 ,在矩形微槽换热器中 ,FC

某型直升机进气舱流场数值仿真

针对某型直升机在悬停状态下发动机所出现的喘振问题,提出了进气舱的7种结构改进方案,用数值方法研究了在进气舱内增设圆弧形导流板和下移进气口下唇缘时进气舱/进气道的流场分布.仿真区域离散采用了非结构化网格和网格自适应技术.结果表明,各方案进气舱/进气道在悬停状态下均存在不同程度的气流分离;在舱内侧增设导流板和改变进气口下唇缘尺寸可以改善气流品质.试飞试验表明,增设导流板并下移进气口下唇缘可以防止发动机在悬停状态下发生喘振,保证发动机性能.

直升机附件舱温度场的数值模拟

为考查某型直升机附件舱的热控制能力,采用有限元软件分析了其在强制冷却和自然冷却情况下的温度场分布.应用非结构化网格和有限体积法进行计算区域和控制方程的离散,采用标准k-ε模型封闭湍流控制方程.针对3种冷却系统设计方案,分析了不同冷却气流进口尺寸、相对位置以及不同附件散热量对附件舱温度分布的影响,计算了自然冷却情况下附件舱密闭时的温度场.计算和试验结果均表明,所采用的冷却方案可以满足附件舱冷却的需要.

前飞状态下直升机动力舱通风冷却性能仿真

针对某型直升机动力舱通风冷却系统,提出了一种简化的基于旋翼下洗流的动力舱通风冷却性能计算方法,利用商业CFD软件,计算了前飞状态下采用单进口和双进口共9种方案时动力舱流场和温度场分布,分析了不同进口数、进口大小和位置对动力舱通风冷却性能的影响,并与试飞试验结果进行了对比。结果表明,该方法能够准确预测直升机动力舱通风冷却系统性能,仿真研究结果可以为动力舱通风冷却系统的设计与优化提供科学依据。

JWF-A型并条机吸风系统气流流场的数值仿真

为解决JWF-A型并条机吸风系统在生产中存在的问题,采用数值仿真方法分析影响该吸风系统的气流流场、压力场分布和各个吸风口流量大小的因素,并从吸风系统结构参数入手,提出4种改进方案,研究补风口位置与尺寸、风道结构、吸风口开度等对吸风系统流场、压力场和风量大小的影响。仿真计算应用非结构化网格和有限体积法进行计算区域和控制方程的离散,采用标准k-ε模型封闭湍流控制方程。计算结果与实测结果表明:该吸风系统吸风量不足;吸风管道结构不变,补风口位置与尺寸、吸风口开度的变化对系统性能改进作用不大;提出的风道改进方案的吸风量相对于原方案有较大提高,吸风量可以满足要求。

加速度作用下环路热管工作特性实验

针对单储液器环路热管在过载加速度作用下可能出现的温度波动甚至无法运行的问题,基于恒加速度离心机系统,建立了双储液器环路热管(DCCLHP)工作特性实验台,实验研究了双储液器环路热管在重力场稳定运行后再施加过载加速度时的工作特性,分析了不同加热功率、不同加速度大小和方向对其运行性能的影响.结果表明,双储液器环路热管在加速度为7g时仍可达到稳定工作状态,加速度作用导致其稳定运行温度低于地面重力场的温度,且随加热功率和加速度不同,运行温度降低程度不同;加速度方向沿储液器2指向储液器1时其达到稳定状态所需时间比其反方向时更短.实验还观察到了加速度作用下冷凝器出口和液体管线出口温度波动现象.

直升机滑油冷却风扇性能试验及分析

按照国标要求组建了通风机空气动力性能试验专用试验台,对某型直升机国产和进口主减滑油冷却风扇空气动力性能进行了测试,利用专用软件对试验数据进行了处理,并对试验结果进行了对比分析。结果表明,国产风扇工作状态下的性能达到甚至超过了进口风扇,为国产主减滑油冷却风扇的设计定型提供了数据支持。试飞结果表明其完全可以代替进口风扇装机使用。

基于实验室的校内生产实习基地建设探索

针对航空类专业生产实习存在的问题,提出了建设基于实验室的校内生产实习基地的目的和规划,结合校外生产实习和校内实验室资源,设置了零部件展示和识图、设备拆装操作训练、主要设备使用训练、设计和试验训练等实习内容,充分利用了实验室科研资源。这种结合校外生产实习的基于实验室的校内生产实习为解决当前生产实习面临的问题提供了方案。

航空类专业生产实习现状与实习模式思考

生产实习作为高等教育一个重要的实践教学环节,在航空各专业的实践教学方面发挥了重要作用。本文结合当前学校本科教学改革的要求,针对航空各专业生产实习的现状以及存在的问题进行了分析,对其教学方式、实习模式与实习基地的建设进行了研究,提出了基于实验室的校内生产实习基地建设模式,探讨了生产实习的师资队伍与管理体制建设等问题。

直升机动力舱流场及温度场的模拟

应用非结构网格,建立了直升机发动机动力舱的有限元模型,并根据舱内实际冷却气体的流通情况,采用SIMPLE算法,求解了流动和传热的控制方程,模拟了动力舱内流场与温度场的分布,研究了流场、压力场及温度场之间的依变关系。在此基础上针对现有设计存在的问题,提出了动力舱冷却系统的改进方案,并对不同方案的改进效果进行了分析比较。

直升机用高转速、小流量轴流风扇设计

小流量、高转速、小尺寸轴流风扇的设计是高性能直升机滑油冷却系统的关键技术之一。针对直升机用轴流风扇的特点,进行了基本结构型式的分析和参数的优化计算;采用简化的三元流动设计理论得到叶轮叶片气动设计径向平衡方程式和求解约束条件,进而引入了控制涡设计理论进行风扇叶片造型,获得了优良的气动性能;采用“改进损失模型”的效率计算方法,为叶片气动方案的优化选择提供了理论依据。应用于某型号直升机用滑油冷却轴流风扇的设计计算,所得结果与试验结果吻合较好。

直升机用小型高压离心式风机的设计

针对直升机用离心式风机高压力、高转速和小尺寸的特点 ,进行了基本结构参数的分析与计算 ;利用“可控涡”设计理论分析了气体在离心风机叶轮内的流动规律 ,讨论了气体涡分布对回转流面的影响 ,提出了气体涡选择的约束条件 ,详细设计了叶片的子午流面和回转流面型线 ,同时进行了通用性设计 .实例表明 ,通过合理确定气体涡分布规律来设计叶片型线 。

泡沫铜相变材料在运血车中的储能应用研究

为解决运血车制冷机组反复启停和耗能大的问题,提出了采用泡沫铜相变储能管顺排布置于风道的方案。针对储能管进行了相变储能实验,获得了相变材料温度-时间的变化曲线。针对储能管和运血车风道系统建立了相应的数学模型和物理模型,采用数值模拟方法研究了储能管相变过程和风道加装储能管后的流场和温度场分布。最后对实验结果和仿真结果进行了对比。结果表明,加装泡沫铜相变储能装置可以改善运血车制冷机组的性能。研究结果对泡沫铜相变材料的应用和运血车制冷系统改进具有重要的工程意义。

PR方程和WS混合规则预测灭火瓶氮气充填量

氮气为直升机灭火瓶内灭火剂的快速释放提供驱动力,确定氮气充填量和气相空间氮气的摩尔比例,是直升机动力舱灭火系统设计中的关键问题之一。基于PengRobinson(PR)状态方程和Wong-Sandler(WS)混合规则,提出了一种灭火瓶氮气充填量预测方法,针对Halon301和HFC-227ea的不同充装工况,通过3层迭代计算确定氮气充填量,与试验和文献结果进行了对比,并分析了灭火瓶内压强和氮气摩尔比例随温度的变化情况。结果表明:对Halon1301充填1/2灭火瓶的试验工况,氮气充填量计算值的平均误差约为4.7%;对充填2/3试验工况,平均误差约为1.1%,计算结果优于PROFISSY和HFLOW软件计算结果。对HFC-227ea充填1/2灭火瓶和2/3灭火瓶工况的平均误差分别为4.3%和2.3%,与PROFISSY软件的计算精度相当。该方法可以用于机载灭火系统工程设计。

过载加速度下涡旋微槽内单相流动特性实验

以体积浓度30%的乙二醇水溶液为工质,对槽宽0.5mm,深宽比为2、3、4的矩形截面涡旋微槽试件在过载加速度条件下的流动特性进行了实验研究。试件所用材料为紫铜,每个试件上按两行分布6个涡旋微槽,所承载加速度由离心式过载加速度试验机提供。分析了不同深宽比的涡旋微槽在不同工质流量和不同过载加速度下的流动特性,得出了微槽结构、工质流速对其流动特性的影响。结果表明,加速度方向对微槽内流动特性有着决定性的影响,且加速度越大,摩擦阻力系数越大。在过载加速度条件下Dean数是决定涡旋微槽抵御和适应过载加速度对其流动特性影响的重要因素。

一种新型储能装置充冷过程的实验及分析

近年来,泡沫金属作为填充材料在强化传热方面的功效已被越来越多的研究证实.采用泡沫铜和水构成新型复合相变材料,制成一种高效储能装置,通过模拟实验研究,测试了这种储能装置在冷藏装备上的保温效果.进而采用准稳态法建立了复合相变材料的数学模型并进行了数值仿真计算,计算结果与实验测试结果相符.实验和数值仿真结果都表明,相对传统储能装置,新型储能装置充冷迅速而充分,整体的传热速率和储能效率得到了显著提高,在冷藏运输中有非常好的应用前景.

涡旋微槽内的单相强迫对流换热性能实验

以体积浓度30%的乙二醇水溶液为工质,采用定热流加热方式,对槽宽0.3mm的4个深度不同的矩形截面涡旋微槽试件的换热性能进行了实验研究.试件所用材料为紫铜,每个试件上分布6个涡旋微槽.实验测量了不同工质流量,不同加热功率下涡旋微槽的换热性能,分析了微槽结构、工质流速对其换热性能的影响,拟合得到相应的换热实验关联式.与平直微槽的换热性能进行了对比,结果表明涡旋微槽散热器的换热性能优于平直微槽散热器.

引脚式表面贴装元件的数值热分析

建立了四边引线塑料扁平封装(PQFP,Plastic Quad Flat Package)数值热模拟的详细模型和简化模型,实验验证了这两种模型的模拟精度.对PQFP在机载恶劣环境下的稳态热性能进行了研究,分析了影响元件内、外热阻的各种因素.结果表明,内部采用多层结构设计是改善PQFP元件热性能的最佳方案,而在采用强迫空气冷却时,空气速度不应大于5m/s.对承受脉冲形式热载荷和环境温度随时间变化两种情况下的PQFP元件进行了瞬态热特性研究,获得了芯片结点温度随时间变化的曲线,可用于研究元件因过热引起的热应变、热损坏和电信号失真,为改进和优化元件热设计提供科学依据.

涡旋微槽流动与传热特性数值模拟

涡旋微槽散热器具有传输高热流密度的潜力,在解决航空航天高功率密度器件热控制方面具有广泛应用前景.在实验研究的基础上,采用有限体积法对不同体积流量和槽道结构的涡旋微槽中的流动与传热特性进行了数值模拟研究.对涡旋微槽流动的稳定性进行了分析,给出了摩擦因子和Nu数沿流动方向的变化曲线,并采用场协同原理对涡旋微槽强化传热的机理进行了探讨.计算得到的微槽平均传热系数和摩擦阻力系数与实验数据进行了对比.结果表明:涡旋微槽中二次流的出现是涡旋微槽强化传热的机理所在.