一种基于Flowmaster进行旁路活门元件建模的方法技术

本申请提供了一种基于Flowmaster进行旁路活门元件建模的方法，该包括：确定旁路活门结构，其包含控制腔弹簧和工作腔弹簧，获得旁路活门处于工作状态时控制腔活门与工作腔活门的位移量，求解所述位移量得到旁路活门开度；根据多接口元件的通用线性方程建立旁路活门接口元件的线性方程；根据旁路活门的物理和几何特性参数，结合活门接口线性方程和进出口几何参数得到旁路活门的开度与压力；以及根据活门开度与活门控制端、进口压力之差的特性关系曲线，或活门开度随控制端压力及进出口压差的特性关系曲面，结合旁路活门接口线性方程和进出口几何参数得到旁路活门的开度和压力；开展旁路活门元件开度测试与流动特性测试，验证旁路活门元件的正确性。旁路活门元件的正确性。旁路活门元件的正确性。

【技术实现步骤摘要】
一种基于Flowmaster进行旁路活门元件建模的方法


[0001]本申请属于飞机燃油系统管网设计
，特别涉及一种基于Flowmaster进行旁路活门元件建模的方法。

技术介绍

[0002]在飞机燃油系统工程设计过程中，根据任务需要与功能需求，往往需要一种特殊形式的活门——旁路活门，在某些应用场景下，活门入口压力降低时，经过所有散热器后冷却用的燃油排放到供油总管；在另一些应用场景下，活门入口压力增高时，部分冷却用的燃油放回油箱。
[0003]在利用流体设计软件Flowmaster模拟计算燃油系统管网性能过程中，旁路活门的开度及压降是关键参数。但是Flowmaster现有元件库缺少此部件仿真模型，不能满足工程设计需求。因此，为保证仿真计算的准确性，需要建立Flowmaster旁路活门元件及旁路活门仿真模型，以满足燃油系统仿真计算的需要。

技术实现思路

[0004]本申请的目的是提供了一种基于Flowmaster进行旁路活门元件建模的方法，以解决或减轻
技术介绍
中的至少一个问题。
[0005]本申请的技术方案是：一种基于Flowmaster进行旁路活门元件建模的方法，所述方法包括：
[0006]确定旁路活门结构，所述旁路活门结构中包含控制腔弹簧和工作腔弹簧，获得旁路活门处于工作状态时控制腔活门与工作腔活门的位移量，求解所述位移量得到旁路活门开度；
[0007]根据多接口元件的通用线性方程建立旁路活门接口元件的线性方程；
[0008]根据旁路活门的物理和几何特性参数，结合活门接口线性方程和进出口几何参数得到旁路活门的开度与压力；以及
[0009]根据活门开度与活门控制端、进口压力之差的特性关系曲线，或活门开度随控制端压力及进出口压差的特性关系曲面，结合旁路活门接口线性方程和进出口几何参数得到旁路活门的开度和压力；
[0010]基于几何参数、特性关系曲线与压力边界条件，开展的旁路活门元件Flowmaster开度测试与流动特性测试，验证旁路活门元件的正确性。
[0011]进一步的，所述旁路活门开度满足：
[0012](1)πR2＞＝2πRL，即时，活门开度为
[0013](2)πR2＜2πRL，即时，
[0014]若活门开度θ＝1；
[0015]若活门开度
[0016]式中，R为活门进口管半径，L为活门片最大移动距离，l为活门片位移量。
[0017]进一步的，多接口元件的通用线性方程为：
[0018]进一步的，所述旁路活门元件的线性方程为：
[0019][0020]其中，各接口流量的线性方程系数为：
[0021][0022][0023][0024]进一步的，旁路活门元件开度测试的过程为：
[0025]根据已知进出口压力边界条件，结合通过控制腔活门与工作腔活门的位移量方程求得控制腔活门位移量及活门片位移量，从而求得旁路活门开度；
[0026]将旁路活门开度理论计算结果与Flowmaster的管网测试结果进行对比，若两种误差小于预定值，则旁路活门元件的开度验证结果正确性。
[0027]进一步的，旁路活门元件流动特性测试的过程为：
[0028]根据已知开度随旁路活门工作压差的特性关系曲线，结合设定的旁路活门进出口及控制端压力边界条件，求得旁路活门开度理论计算值；
[0029]将旁路活门理论计算结果与Flowmaster的管网测试结果对比，若两种误差小于预定值，则旁路活门元件的开度验证结果正确性。
[0030]本申请提供的方法可以实现Flowmaster软件中旁路活门模型的开度、进出口压力和流量的有效计算，丰富Flowmaster软件元件库，补充燃油系统附件的仿真模型，可有效支撑Flowmaster对系统管网及其性能仿真计算的工程设计需求。
附图说明
[0031]为了更清楚地说明本申请提供的技术方案，下面将对附图作简单地介绍。显而易
见地，下面描述的附图仅仅是本申请的一些实施例。
[0032]图1为本申请的旁路活门元件建模方法流程图。
[0033]图2为本申请的旁路活门结构示意图。
[0034]图3a和图3b分别为本申请的非工作状态及工作状态下旁路活门受力分析图。
[0035]图4a为本申请中的元件界面接口示意图。
[0036]图4b为本申请中的旁路活门在Flowmaster下的图标示意图。
[0037]图5为本申请的Flowmaster中旁路活门元件的输入参数及其说明图。
[0038]图6为本申请的旁路活门开度测试、流动特性测试管网示意图。
[0039]图7a和图7b分别为本申请的几何参数建模开度测试中旁路活门流阻系数及测试管网中三个损失元件的参数设置界面示意图。
[0040]图8a和图8b分别为本申请中损失系数与开度变化关系K0＝f(θ)、雷诺数相关层流修正系数C
Re
＝g(Re)的曲线。
[0041]图9a为本申请的特性曲线建模开度测试中参数设置界面示意图。
[0042]图9b为本申请的旁路活门开度特性曲线。
具体实施方式
[0043]为使本申请实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行更加详细的描述。
[0044]如图1所示，本申请提供的基于Flowmaster进行旁路活门元件建模的方法包括如下步骤：
[0045]步骤一：旁路活门受力分析和状态确定。
[0046]旁路活门结构中包含两个弹簧，分别是控制腔弹簧和工作腔弹簧，旁路活门初始状态为常闭。为保证活门密闭无泄露，两个弹簧均存在初始形变量X
10
和X
20
。当旁路活门处于工作状态时，控制腔活门与工作腔活门受到压力作用，其位移量分别为X1、l，分别对控制腔活门与工作腔活门进行受力分析，求解其位移量得到旁路活门开度。
[0047]如图2所示为旁路活门结构示意图，设控制油路接口节点为1，工作腔进出口油路节点分别为2、3，控制腔活门作用面积为A
1H
，工作腔活门面向进口端的作用面积为A
2Hin
，面向出口端的作用面积为A
2Hout
；控制腔活门由关闭到最大开度的移动距离为L，接口2和接口3的管径分别为D2和D3。活门初始状态为常闭，为保证活门密闭，控制腔弹簧和工作腔弹簧存在初始形变量X
10
和X
20
。
[0048]如图3所示为旁路活门非工作与工作状态下的受力分析图，旁路活门处于工作状态时，控制腔进口压力为P1，工作腔进口压力为P2，出口压力为P3，设控制腔活门位移量为X1，则X1为控制腔活门向下移动的位移量，设活门片的位移量为l；由控制腔弹簧、工作腔弹簧和控制腔活门、工作腔活门的连接关系可知，控制腔弹簧的形变量为X
10
+X1，工作腔本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于Flowmaster进行旁路活门元件建模的方法，其特征在于，所述方法包括：确定旁路活门结构，所述旁路活门结构中包含控制腔弹簧和工作腔弹簧，获得旁路活门处于工作状态时控制腔活门与工作腔活门的位移量，求解所述位移量得到旁路活门开度；根据多接口元件的通用线性方程建立旁路活门接口元件的线性方程；根据旁路活门的物理和几何特性参数，结合活门接口线性方程和进出口几何参数得到旁路活门的开度与压力；以及根据活门开度与活门控制端、进口压力之差的特性关系曲线，或活门开度随控制端压力及进出口压差的特性关系曲面，结合旁路活门接口线性方程和进出口几何参数得到旁路活门的开度和压力；基于几何参数、特性关系曲线与压力边界条件，开展旁路活门元件Flowmaster开度测试与流动特性测试，验证旁路活门元件的正确性。2.如权利要求1所述的基于Flowmaster进行旁路活门元件建模的方法，其特征在于，所述旁路活门开度满足：(1)πR2＞＝2πRL，即时，活门开度为(2)πR2＜2πRL，即时，若活门开度θ＝1；若活门开度式中，R为活门进口管半径，L为活门片最大移动距离，l为活门片位移量。3.如权利要求2所述的基于...

【专利技术属性】
技术研发人员：林杉，刘静，陈闯，王鹤，赵营，李征鸿，刘亮亮，佟晓龙，
申请(专利权)人：中国航空工业集团公司沈阳飞机设计研究所，
类型：发明
国别省市：