【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及高速飞行器燃油油箱，具体涉及高速飞行器燃油油箱建模仿真方法。
技术介绍
1、高速飞行器是当今世界航空航天事业发展的主要方向之一，在未来的军事和经济斗争中战略意义巨大。高速飞行器需要在临近空间内完成复杂任务剖面下的可重复高速飞行，所承受的力、热环境复杂，因此对高速飞行器全机综合热管理设计技术提出了极高要求。燃油作为冷却整个飞行器的主要热沉，快速获得燃油温度变化特性具有重要意义。
2、燃油温度变化特性分析主要面临以下几方面问题：(1)飞行器飞行过程中飞行姿态变化状况复杂，燃油对油箱的润湿情况变化复杂；(2)燃油流量与飞行剖面关系密切，理论求解困难；(3)基于计算流体动力学的仿真分析需要耗费大量时间，大幅降低了热管理方案设计效率。
3、目前高速飞行器的燃油油箱建模仿真分析主要靠计算流体动力学方法实现，通过对油箱外部添加热边界条件，并使用数值求解流体力学和传热学方程对燃油油箱进行建模仿真分析，网格划分复杂，模型可移植性差。此外，燃油油箱建模仿真涉及燃油以及氮气两种流体，计算过程需要使用两相流模型，为保证计算过程稳定性，时间步长不能取太大，导致长航时高速飞行器燃油系统的仿真过程需要消耗大量时间，严重降低了热管理系统设计效率。
技术实现思路
1、为解决燃油温度分析面临的飞行器飞行和燃油流动过程复杂以及计算流体动力学仿真耗费时间长等问题，本专利技术目的在于提供一种高速飞行器燃油油箱建模仿真方法，能够快速适应不同油箱结构以及不同飞行状态，在一定精度范围内实现燃
2、为实现本专利技术目的，本专利技术提供的一种高速飞行器燃油油箱建模仿真方法采取技术方案如下：
3、基于集中参数法，即假设燃油油箱内部燃油和氮气温度分别趋于一致，对高速飞行器燃油油箱换热求解过程进行分解，分别针对各部分求解过程列出相关方程，并建立热力学模型；
4、进一步地，基于经验公式或计算流体力学仿真分析，获得热力学模型中的关键参数；
5、最后，将燃油油箱各部分热力学模型进行组合，形成燃油系统仿真模型，获得燃油油箱热力学参数随时间的变化特性。
6、燃油换热模型包括：(1)油箱模型，主要实现氮气传热和燃油传热过程的计算；(2)燃油流动模型，主要实现燃油流入和流出过程的计算；(3)接触面积计算模型，主要实现关键换热面积的计算。
7、与现有技术对比，本专利技术有益效果：
8、本专利技术所述的一种高速飞行器燃油油箱建模仿真方法，基于集中参数法，并以热力学基本方程为基础，提出了求解燃油油箱流动及温度变化快速仿真建模分析方法，能够以较高精度获得燃油热力学数据沿飞行剖面的变化情况，提高了飞行器热管理方案设计效率，可以在短时间内对燃油温度变化情况进行较为准确的快速评估，快速建立高速飞行器初步热管理方案，加速飞行器热管理方案设计进程。
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1.高速飞行器燃油油箱建模仿真方法，其特征在于，基于集中参数法，即假设燃油油箱内部燃油和氮气温度分别趋于一致，对高速飞行器燃油油箱换热求解过程进行分解，建立热力学模型；基于经验公式或计算流体力学仿真分析，获得热力学模型中的关键参数；将燃油油箱各部分热力学模型进行组合，形成燃油系统仿真模型，获得燃油油箱热力学参数随时间的变化特性。
2.根据权利要求1所述的高速飞行器燃油油箱建模仿真方法，其特征在于，燃油换热模型包括：油箱模型，实现氮气传热和燃油传热过程的计算，具体计算内容包括燃油侧外部蒙皮对外热交换、燃油侧蒙皮内部导热、氮气侧外部蒙皮对外热交换、氮气侧蒙皮内部导热、燃油与氮气之间的换热；燃油流动模型，实现燃油流入和流出过程的计算；接触面积计算模型，实现关键换热面积的计算，具体计算内容包括燃油与燃油侧内部蒙皮之间的接触面积，氮气与氮气侧内部蒙皮之间的接触面积，燃油与氮气之间的接触面积。
3.根据权利要求2所述的高速飞行器燃油油箱建模仿真方法，其特征在于，假设燃油及氮气内部温度均趋于一致，则燃油及氮气温度变化规律满足：
4.根据权利要求3所述的高速飞
5.根据权利要求4所述的高速飞行器燃油油箱建模仿真方法，其特征在于，燃油侧外部蒙皮、氮气侧外部蒙皮对外热交换温度变化规律满足：
6.根据权利要求5所述的高速飞行器燃油油箱建模仿真方法，其特征在于，
7.根据权利要求2所述的高速飞行器燃油油箱建模仿真方法，其特征在于，根据油箱内燃油质量变化规律建立的燃油流动模型获得燃油体积和Ao、An以及Aon关于燃油体积的函数。
...【技术特征摘要】
1.高速飞行器燃油油箱建模仿真方法，其特征在于，基于集中参数法，即假设燃油油箱内部燃油和氮气温度分别趋于一致，对高速飞行器燃油油箱换热求解过程进行分解，建立热力学模型；基于经验公式或计算流体力学仿真分析，获得热力学模型中的关键参数；将燃油油箱各部分热力学模型进行组合，形成燃油系统仿真模型，获得燃油油箱热力学参数随时间的变化特性。
2.根据权利要求1所述的高速飞行器燃油油箱建模仿真方法，其特征在于，燃油换热模型包括：油箱模型，实现氮气传热和燃油传热过程的计算，具体计算内容包括燃油侧外部蒙皮对外热交换、燃油侧蒙皮内部导热、氮气侧外部蒙皮对外热交换、氮气侧蒙皮内部导热、燃油与氮气之间的换热；燃油流动模型，实现燃油流入和流出过程的计算；接触面积计算模型，实现关键换热面积的计算，具体计算内容包括燃油与燃油侧内部蒙皮之间的接触面积，氮气...
【专利技术属性】
技术研发人员：王艳宁，张航，褚显应，陈晓燕，李波，左盼，韩宇轩，张鹏，汪颖，刘强，
申请(专利权)人：北京空天技术研究所，
类型：发明
国别省市：
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