基于Matlab的液体冷却系统仿真与试验验证

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1、第6卷第2期2015年5月航空工程进展ADVANCESINAERONAUTICALSCIENCEANDENGINEERINGVol。6No．2Mav2015文章编号：1674—8190(2015)02—189—06基于Matlab的液体冷却系统仿真与试验验证行艳红，齐社红，陶小将，郭涛(中国航空工业集团公司第一飞机设计研究院，西安710089)摘要：冲压空气温度和流量随飞行高度的变化而变化，导致特种飞机上的液体冷却系统存在诸多变化因素，在系统设计初期，计算量庞大且工况复杂。针对上述问题，利用Matlab的Simulink

2、仿真平台，建立液体冷却系统主要部件的动态数学模型和系统仿真模型，并对系统进行仿真分析。将仿真结果与试验数据进行对比，结果表明：仿真分析具有较高的精度，该仿真系统可以用于液体冷却系统的设计和优化。关键词：液体冷却；Matlab；仿真；试验验证中图分类号：V245文献标识码：ASimulationofLiquidCoolingSystemBasedonMatlabandExperimentationsXingYanhong，QiShehong，TaoXiaojiang，GuoTao(TheFirstAircraftInsti

3、tute，AviationIndustryCorporationofChina，Xi’an710089，China)Abstract：Thetemperatureandflowrateoframairchangeswiththechangeofthealtitudeoftheaircraft，whichleadstomanyvariablesfortheliquidcoolingsystemofaspecialaircraft，thatmeansahugeamountofcalcula—tionandasetofcomp

4、licatedanalysiscasesneedtObesolvedintheinitialstageofthesystemdesign．Accordingtotheproblemmentionedabove，thedynamicmathematicalmodelsofmaincomponentsandthesystemsimula—tionmodeloftheliquidcoolingsystemarebuiltusingSimulinktoolsofthesoftwareofMatlab．Thesimulationr

5、esultsarecomparedwiththeexperimentaldata，whichshowsthattheprecisionofsimulationanalysisisaccept—able，andthesimulationsystemcanbeusedtOdesignandoptimizealiquidcoolingsystem．Keywords：theliquidcoolingsystem；Matlab；simulation；experimentation0引言现代先进飞行器，尤其是某些作战飞机，其电子设备

6、不断增多且功率越来越大，随着电子元器件集成化的迅速发展，电子设备功率增大、封装密度增大的同时体积却不断缩小，导致电子设备舱的热载荷急剧上升[1≈]。对特种飞机来说，座舱内电子设备众多，热载荷大且热流密度高，采用一般的空气冷却方式并不能满足电子设备的冷却要求。目前国外很多先进战斗机和特种飞机均采用液体冷却系统和蒸发循环系统相结合的方式进行冷却降温，主要原因是液体的换热系数和比热均比空气大收稿日期：20i4—10—21；修回日期：2015-02—12通信作者：行艳红，txj603@126．COrn很多，冷却效果远远优于空气冷

7、却心]。近年来，随着计算机技术的发展，国内针对飞机环控系统的计算机仿真，已经取得了不少研究成果，但这些仿真主要以环境控制中的空气冷却和飞机座舱温度为主，而对于液体冷却系统的仿真分析及其与试验的对比研究开展的相对较少，将液体冷却系统的仿真与试验结合的研究未见报道。2004年，南国鹏等[31对基于流程图的液体冷却系统组态建模并进行仿真，利用VC++软件开发平台进行系统建模，但未提及系统控制器的问题。2011年，李国涛等[43利用Matlab仿真平台对小型液冷系统进行仿真研究，研究对象为小型液冷系统，故没有关于其在飞机上的应用

8、效果，更没有相关的试验验证。本文利用Matlab的Simulink仿真平台建立液体冷却系统主要部件的动态数学模型及系统仿真模型，并对仿真模型进行试验验证，同时利用模航空工程进展第6卷型对系统设计进行仿真分析。减少系统计算周期，可为液体冷却系统的设计优化提供参考。1液体冷却系统概述关断液体冷却系统的组成与原理如图1所示