一种评估飞机燃油火焰抑制器阻火性能仿真方法及系统技术方案

本发明专利技术提供一种评估飞机燃油火焰抑制器阻火性能仿真方法及系统，包括：构建并设置阻火单元二维模型；获取二维火焰传播速度、二维狭缝组宽度，以阻火单元二维模型处理二维火焰传播速度、二维狭缝组宽度，据以得到二维火焰传播淬熄数据；获取差异截面阻火单元模型参数，据以构建并设置三维模型；获取三维壁面初始温度、三维阻火芯长度，据以利用三维模型处理获取差异截面阻火单元计算数据，处理差异截面阻火单元数据得火焰淬熄距离，根据火焰淬熄距离获取火焰淬熄距离规律数据，以评估飞机燃油火焰抑制器。解决了飞机燃油火焰抑制器研制相对滞后，飞机燃油系统存在较大隐患的技术问题。题。题。

【技术实现步骤摘要】
一种评估飞机燃油火焰抑制器阻火性能仿真方法及系统


[0001]本专利技术属于飞机燃油火焰抑制器安全运行领域，涉及一种评估飞机燃油火焰抑制器阻火性能仿真方法及系统。

技术介绍

[0002]目前，国外航空发达国家中，对机载火焰抑制器的研发较早，相关的产品也很成熟。而我国国内航空业界对火焰抑制器的相关研制工作相对滞后。
[0003]申请号为CN201910987067.1的专利技术专利《一种气体混合物最小点火能及淬熄距离测试装置》包括控制箱、球形反应容器、支撑架、电火花发生系统、配气系统；球形反应容器包括球形反应部分和底座；电火花发生系统包括在过球心竖直截面两侧对称设置的两组电火花发生组件，电火花发生组件包括金属电极、螺帽、调整螺栓、绝缘端头、电极接头、电极套、绝缘法兰；配气系统包括真空泵、压力传感器、温度传感器、气体截断阀；控制箱包括高压电源、继电器、电容器组，高压电源通过继电器与电容器组电连接，电容器组的正极、负极分别与两个电极杆连接。现有技术对飞机燃油抑制器阻火性能检测及仿真的相关的技术理论认识不足，技术研发尚处于初始阶段，给飞机燃油系统的使用安全性带来较大隐患。因此，为了提高飞机的生存能力，保障燃油系统安全工作，需要开展飞机燃油火焰抑制器的研究工作。现有技术中存在飞机燃油系统的使用安全性存在较大隐患的技术问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的技术问题在于如何解决当前飞机燃油火焰抑制器研制相对滞后，飞机燃油系统的使用安全性存在较大隐患的技术问题。
[0005]本专利技术是采用以下技术方案解决上述技术问题的：一种评估飞机燃油火焰抑制器阻火性能仿真方法，所述方法包括：
[0006]获取火焰抑制器中的阻火单元的物理结构数据、变宽度火焰传播速度、二维边界条件数据，据以构建并设置阻火单元二维模型；
[0007]获取二维火焰传播速度、二维狭缝组宽度，以所述阻火单元二维模型处理所述二维火焰传播速度、所述二维狭缝组宽度，据以得到二维火焰传播淬熄数据；
[0008]获取差异截面阻火单元模型参数，据以构建并设置三维模型；
[0009]获取三维壁面初始温度、三维阻火芯长度，据以利用所述三维模型处理获取差异截面阻火单元计算数据，处理所述差异截面阻火单元数据得火焰淬熄距离，根据所述火焰淬熄距离获取火焰淬熄距离规律数据，以评估所述飞机燃油火焰抑制器。
[0010]本专利技术中建立阻火单元的二维数值模型，进行数值计算，可得到在不同的火焰传播速度下，火焰在不同宽度狭缝组中的火焰传播过程及淬熄长度变化情况。本专利技术根据火焰淬熄判据，对所得到的数据进行处理从而获取火焰淬熄距离，得到壁面的初始温度以及阻火芯长度对火焰淬熄距离的影响规律，实现飞机燃油火焰抑制器的阻火性能评估，以排除机燃油系统的使用过程中存在的隐患。
[0011]在更具体的技术方案中，所述获取阻火单元的物理结构数据、变宽度火焰传播速度、二维边界条件数据，据以构建并设置阻火单元二维模型的步骤，包括：
[0012]获取所述阻火单元的单狭缝数值模拟数据；
[0013]根据所述单狭缝物理数据初始化阻火单元物理参数；
[0014]以所述阻火单元物理参数构建所述阻火单元二维模型；
[0015]根据所述物理结构数据、变宽度火焰传播速度、二维边界条件数据设置所述阻火单元二维模型。
[0016]在更具体的技术方案中，所述获取所述阻火单元的单狭缝物理数据的步骤，包括：
[0017]获取所述火焰抑制器模型；
[0018]简化所述火焰抑制器模型，据以得到单狭缝数据。
[0019]在更具体的技术方案中，所述简化所述火焰抑制器模型，据以得到单狭缝数据的步骤，包括：
[0020]设定所述火焰抑制器内的气体符合理想气体方程；
[0021]设定狭缝壁面的温度为一恒定值；
[0022]设定所述火焰抑制器的入口处的气体温度为气态燃料的绝热燃烧温度；
[0023]以下述逻辑计算得淬熄临界温度：
[0024][0025]其中，T
q
为所述淬熄临界温度，T
a
为所述绝热燃烧温度，R为理想气体常数，E为反应活化能。
[0026]本专利技术火焰模拟当狭缝中心温度低于1700k时，即认为此时火焰已经熄灭，无法继续传播的发生淬熄的条件，实现了对火焰淬熄场景的仿真。
[0027]在更具体的技术方案中，所述以所述阻火单元物理参数构建所述阻火单元二维模型的步骤，包括：设计阻火单元几何模型，将狭缝的长度为120mm，狭缝所嵌入的管道的长度整体为200mm，管壁厚度为5mm；在进行网格划分时采用结构化的网格。
[0028]在更具体的技术方案中，所述获取差异截面阻火单元模型参数，据以设置三维模型的步骤，包括：
[0029]获取多边形阻火结构的多通道狭缝模拟数据及三维火焰传播淬熄数据；
[0030]根据所述多通道狭缝模拟数据及所述三维火焰传播淬熄数据构建所述三维模型；
[0031]设置所述三维模型的狭缝宽度、火焰传播速度、边界条件及划分网格。
[0032]本专利技术具有很强大的结构网格划分能力，可以生成多种类型的三维结构网格单元，因此对于各类复杂结构的几何体都有较好的网格划分能力。
[0033]在更具体的技术方案中，所述三维模型为层流有限速率模型。
[0034]在更具体的技术方案中，以下述逻辑计算所述层流有限速率模型的化学反应净源项：
[0035][0036]其中M
w,i
,是第i种物质的分子量，为第i种物质在第r个反应中的产生/分解速
率。
[0037]本专利技术中阻火单元的三维模拟所用的模型采用层流有限速率模型，其使用Arrhenius公式计算化学源项，忽略湍流脉动的影响。这一模型对于层流火焰是准确的。对于化学反应相对缓慢、湍流脉动较小的燃烧，如超音速火焰可能是可以接受的。可以实现对飞机燃油火焰抑制器的不同截面的阻火单元的火焰的仿真模拟。
[0038]在更具体的技术方案中，所述获取三维壁面初始温度、三维阻火芯长度，据以利用所述三维模型处理获取差异截面阻火单元计算数据，处理所述差异截面阻火单元数据得火焰淬熄距离，根据所述火焰淬熄距离获取火焰淬熄距离规律数据，以评估所述飞机燃油火焰抑制器的步骤，包括：
[0039]获取三维壁面初始温度、三维阻火芯长度；
[0040]以所述三维模型处理所述三维壁面初始温度、所述三维阻火芯长度以得到差异截面阻火单元计算数据；
[0041]获取并根据淬熄判断数据处理所述差异截面阻火单元数据，以得到火焰淬熄距离；
[0042]处理所述获取所述三维壁面初始温度、所述三维阻火芯长度与所述火焰淬熄距离，
[0043]据以得到所述火焰淬熄距离规律数据；
[0044]根据所述火焰淬熄距离规律数据评估所述飞机燃油火焰抑制器。
[0045]在更具体的技术方案中，一种评估飞机燃油火焰抑制器阻火性能仿真系统本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种评估飞机燃油火焰抑制器阻火性能仿真方法，其特征在于，应用于飞机燃油火焰抑制器的安全分析，所述方法包括：获取火焰抑制器中的阻火单元的物理结构数据、变宽度火焰传播速度、二维边界条件数据，据以构建并设置阻火单元二维模型；获取二维火焰传播速度、二维狭缝组宽度，以所述阻火单元二维模型处理所述二维火焰传播速度、所述二维狭缝组宽度，据以得到二维火焰传播淬熄数据；获取差异截面阻火单元模型参数，据以构建并设置三维模型；获取三维壁面初始温度、三维阻火芯长度，据以利用所述三维模型处理获取差异截面阻火单元计算数据，处理所述差异截面阻火单元数据得火焰淬熄距离，根据所述火焰淬熄距离获取火焰淬熄距离规律数据，以评估所述飞机燃油火焰抑制器。2.根据权利要求1所述的一种评估飞机燃油火焰抑制器阻火性能仿真方法，其特征在于，所述获取阻火单元的物理结构数据、变宽度火焰传播速度、二维边界条件数据，据以构建并设置阻火单元二维模型的步骤，包括：获取所述阻火单元的单狭缝数值模拟数据；根据所述单狭缝物理数据初始化阻火单元物理参数；以所述阻火单元物理参数构建所述阻火单元二维模型；根据所述物理结构数据、变宽度火焰传播速度、二维边界条件数据设置所述阻火单元二维模型。3.根据权利要求2所述的一种评估飞机燃油火焰抑制器阻火性能仿真方法，其特征在于，所述获取所述阻火单元的单狭缝物理数据的步骤，包括：获取所述火焰抑制器模型；简化所述火焰抑制器模型，据以得到单狭缝数据。4.根据权利要求3所述的一种评估飞机燃油火焰抑制器阻火性能仿真方法，其特征在于，所述简化所述火焰抑制器模型，据以得到单狭缝数据的步骤，包括：设定所述火焰抑制器内的气体符合理想气体方程；设定狭缝壁面的温度为一恒定值；设定所述火焰抑制器的入口处的气体温度为气态燃料的绝热燃烧温度；以下述逻辑计算得淬熄临界温度：其中，T
q
为所述淬熄临界温度，T
a
为所述绝热燃烧温度，R为理想气体常数，E为反应活化能。5.根据权利要求2所述的一种评估飞机燃油火焰抑制器阻火性能仿真方法，其特征在于，所述以所述阻火单元物理参数构建所述阻火单元二维模型的步骤，包括：设计阻火单元几何模型，将狭缝的长度为120mm，狭缝所嵌入的管道的长度整体为200mm，管壁厚度为5mm；在进行网格划分时采用结构化的网格。6.根据权利要求1所述的一种评估飞机燃油火焰抑制器阻火性能仿真方法，其特征在于，所述获取差异截...

【专利技术属性】
技术研发人员：王学辉，朱难难，张政，汪箭，
申请(专利权)人：中国科学技术大学，
类型：发明
国别省市：