飞机环境控制系统的仿真研究

论文摘要

飞机环境控制系统简称为环控系统。随着现代飞机技术的快速发展,对环控系统的要求也越来越高,这就需要详细了解系统和附件的特性,以研制出更好性能的环控系统。由于各类型的制冷系统都有其优点与不足,为了使系统提供最优良的性能,必须对它进行深入的研究。我国在飞机环控领域中起步较晚,较美国等发达国家还有一定差距,尤其是对系统及附件的动态研究方面还有很多不足。本文在前人研究的基础上,再次深入的对高压除水系统及附件进行了静、动态研究。本文使用在国内航空领域兴起不久的Flowmaster一维热流体仿真软件对三轮高压除水系统进行了静态仿真,并与前人的研究数据做对比,进行静态特性分析。对系统中热惯性较大的热交换器进行研究,采用不同建模方法和求解方法,分别对双流程和单流程叉流式翅片式热交换器编程求解,分析其动态特性。此外,还研究了三轮高压除水系统的温度动态特性,建立了涡轮、压气机、风扇及水分离器的数学模型,根据气体在系统中的流动,计算分析系统的温度动态特性。最后,对研究成果作了进一步总结,为以后环控系统的设计、研究提供参考。经过上述的研究得出:部分附件出口的供气温度由于供气高温的作用,逐渐升高至稳态值;另一部分部件的出口、入口供气温度受涡轮出口冷空气的作用,先逐渐减小到最低值,然后受供气高温空气的影响逐渐升高到稳态值。得到冲压空气温度对系统性能的影响远大于发动机供气温度对系统的影响。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 图、表清单
• 注释表
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景和意义
• 1.2 飞机环境控制系统
• 1.2.1 原理概述
• 1.2.2 典型飞机环控系统简介
• 1.2.3 飞机环控系统的发展史
• 1.3 计算机仿真及其发展
• 1.3.1 计算机仿真技术
• 1.3.2 仿真软件的介绍
• 1.4 飞机环控系统的计算机仿真
• 1.4.1 飞机环控系统仿真的发展
• 1.5 本文研究的主要内容
• 第二章 环控系统的稳态研究
• 2.1 软件介绍
• 2.2 数值分析方法
• 2.3 环控系统建模分析
• 2.3.1 主要附件的输入参数
• 2.3.2 串联式三轮高压除水系统的建模仿真
• 2.3.3 仿真结果及分析
• 2.4 本章小结
• 第三章 热交换器的动态模型
• 3.1 平板肋式热交换器
• 3.2 动态模型与算法
• 3.3 无相变热交换器建模
• 3.3.1 干式热交换器的数学建模
• 3.3.2 模型的程序化方程求解
• 3.3.3 仿真实例及结果
• 3.4 湿热交换器建模
• 3.4.1 湿热交换器的数学建模
• 3.4.2 基本方程的离散化
• 3.4.3 仿真实例及结果
• 3.5 本章小结
• 第四章 高压除水系统的仿真
• 4.1 涡轮的建模
• 4.1.1 概述
• 4.1.2 模型的建立
• 4.2 压气机的建模
• 4.2.1 概述
• 4.2.2 模型的建立
• 4.3 风扇的建模
• 4.4 水分离器的建模
• 4.5 三轮高压除水系统的仿真研究
• 4.5.1 系统仿真概述
• 4.5.2 仿真结果分析
• 4.6 本章小结
• 第五章 结论
• 5.1 工作总结
• 5.2 工作展望
• 参考文献
• 致谢
• 在学期间发表的学术论文