机载多支路液体冷却系统仿真研究

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1、第48卷第3期2016年6月南京航JournalofNanjingDOI：10．16356／j．1005—2615．2016．03．014空航天大学学报UniversityofAeronautics&Astronautics机载多支路液体冷却系统仿真研究陈强1孙建红1张(1．南京航空航天大学航空宇航学院，南京书晔2孙智1李冰月1，210016；2．沈阳飞机设计研究所，沈阳，110035)V01．48No．3Jun．2016摘要：以机栽液体冷却系统为研究对象，利用Simulink软件建立了串联式和多支路并联式液冷系统模型，并对两

2、种系统的特性进行了对比分析。采用PID控制调节支路流量，对变工况条件下的多支路系统进行动态仿真计算。分析了电子设备工况、飞行高度以及飞行马赫数对系统的影响。结果表明；多支路并联式系统的阻力更小；针对不同工况，多支路系统可满足不同热载荷电子设备的冷却要求；飞行高度的降低和飞行马赫数增大均会导致多支路系统温度的上升。关键词：液冷系统；多支路系统；动态仿真；流量分配；系统控制中图分类号：V245．3文献标志码：A文章编号：1005—2615(2016)03—0389—07SimulationonAirborneMulti—Branc

3、hLiquidCoolingSystemChenQian91，SunJianhon91，ZhangShuye2，SunZhil，LiBingyuel(1．CollegeofAerospaceEngineering，NanjingUniversityofAeronautics＆Astronautics，Nanjing，210016，China；2．ShenyangAircraftDesignandResearchInstitute，Shenyang，110035，China)Abstract：Toresearchtheairbo

4、rneliquidcoolingsystem，thispaperusessoftwareSimulinktobuildthemathematicalmodelofeachcomponentinthesingle-branchseriesconnectionsystemandmulti—branchparallelconnectionsystem．Thecharacteristicsofsystemsarecomparedandanalyzed．PIDcontrolisusedforbranchflowregulationinm

5、ulti—branchsystem，andthedynamicsimulationofmulti—branchsys—ternissubsequentlyperformedundergivenconditions．Moreover，theinfluenceofavionicsoperatingcondition，flightaltitudeandflightMachnumberonthesystemisanalyzed．Theresultshowsthattheflowresistanceofmulti—branchsyste

6、mislower，theflowofeachbranchiscarriedoutaccordingtothethermalloadoftheelectronicequipmentindifferentworkingconditionsinmulti—branchsystem，andalowerflightaltitudeoralargerflightMachnumberwillleadtoahighertemperatureofsystem．Keywords：liquidcoolingsystem；multi—branchsy

7、stem；dynamicsimulation；flowdistribution；systemcontro】随着航空事业的不断发展，飞机的电子设备功率越来越大‘1

8、。一方面，电子设备工作时需要合适的工作温度，长期过热会导致其故障或者失效。另一方面，随着电子设备集成化的发展，其热流密度不断增加，使得空气循环冷却系统越来越难以单独满足航电系统的冷却要求。液体工质的换热系数及其比热容远比空气大得多‘2

9、，具有更高的冷却效率，同时泵驱动式的闭式循环系统工作能力更加稳定，这些优点使得液冷系统得到广泛应用，如美国的E-3C、俄罗斯的A一50

10、和Su一27等飞机均采用了收稿日期：2016—01—04；修订日期：2016-03—16通信作者：孙建红，男，教授，博士生导师，E-mail：jhsun@nuaa．edu．en。引用格式：陈强，孙建红，张书哗，等．机载多支路液体冷却系统仿真研究[J]．南京航空航天大学学报，2