飞机排气活门流量特性的数值模拟.pdf

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1、第44卷第1期2014年1月航空计算技术Aemn舳ticalComputingTechniqIleV01．44No．1J锄．2014飞机排气活门流量特性的数值模拟刘艺涛1，午利民2(1．广州民航职业技术学院飞机维修工程学院，广东广州510403；2．上海汽车集团乘用车公司，上海201804)摘要：为了精确调节飞机座舱压力，应用CFD软件对排气活门的二维流场进行了计算，得到了特定高度和开度下舱内压力分布以及活门最大流量所对应的飞行高度。计算还给出了不同飞行高度、不同开度下的活门流量，从而绘制出了排气活门的流量特性曲线，获得了排气活门的基本流量特性规律。关键词：座舱压力控制；排气活门；流量

2、特性中图分类号：0242文献标识码：A文章编号：1671．654X(2014)01．0102．03N哪eric砒Simula廿onofOutnowValvenuxCharacte—sti鹤inAirc瑚帆UUYi—ta01．WU“一min2(1．脚。疗批眦矿AircrI咖讹讯抛M，聊E垤i船洲昭，G眦，蚴ou锄以A秽i口砌ncoZfeg℃，G眦愕折oM510403，饥iM；2．胁幻rco卵r口t如n￡imi抛d，跗圮，鼽口，l曲反201804，醌im)Abst随ct：Ino耐ertoaccuratel，regulatethecabinpressureinairc珊，t}leoumowV

3、alVenuxcharacteris—ticsshouldbeaJlalyzedfi璐dy．ByusingCFDsoftware，the2DsimulationswerecarriedoutforpressurefieldandtheVelocityfieldof山eValVe．ThenuxesindifferentnightaltitudesanddifferentValVeandesaI．eobtained，舳dthenuxcharacteristiccurvesareplottedout．Keywords：cabinpressurecontIDl；oumowvalve；nuxch

4、aracteristics引言数字式座舱压力控制系统是目前大型民航机上应用比较多的一种压力控制系统，是在近三十年发展成熟起来的。数字式座舱压力控制系统主要由四个系统组件构成：控制面板、压力控制器、排气活门、安全活门。压力控制器是压力系统的计算和控制中心，为了保证冗余控制，压力控制器一般设计成两套，从而提高控制系统的可靠性¨J。排气活门是系统的执行部件，用于控制座舱空气向舱外的排放速率，以实现舱内压力的规律性调节，同时具有推力恢复、双向密封作用【2J。压力控制系统对排气活门的所有控制采用数字化，从大气数据的采集、压力制度的计算、活门转动量的计算，都由计算机来完成，因此对流量的控制比以往的

5、环控系统更加精确、更加可靠。可见，在数字式压力控制系统中，排气活门的工作特性是十分重要的。目前国外先进的大型旅客机都采用了数字式压力控制系统，而我国对此方面的研究还处于起步阶段。所以，首先要对排气活门的流量特性展开研究。传统试验研究方法要模拟飞机的飞行状态，必须在风洞实验室内进行研究，要同时进行风速、压力、流量、开度的测量是很困难的，而且，活门在舱内的安装也必须符合严格的要求，因此需要投人大量的时间、财力及人力。相对来说，使用数值计算的方法，方便而快捷，可以在很大程度上取代实验方法来研究活门流量的特性。1活门结构和计算区域1．1活门结构本文研究的是具有推力恢复的双翻板式的排气活门，这种

6、活门的活动范围小，易于控制，由电动马达带动。图1为波音777飞机上采用双翻板式排气活门，飞机前后部各装有一个，由双通道控制双直流电机驱动，可以自动操纵或人工操纵∞j。双翻板式排气活门具有两个叶片，打开方向相反，前叶片向外部大气打开，后叶片向舱内打开。为计算方便，本文取两个叶片的宽都是O．3m，长o．23m，如图2。叶片在活门闭合状态有一定的重叠部分，假设重叠部分为0．03m。在活门工作状态下，可以将打开的两叶片之间的区域，即活门的流通区域看作一个矩形通道，但很显然此矩形收稿日期：2仇3—06—17修订日期：2013一lO一08作者简介：：刘艺涛(1978一)，男，广东清远人，讲师，硕士

7、，主要研究方向为飞机环境控制。2014年1月刘艺涛等：飞机排气活门流量特性的数值模拟·103·通道已经呈平行四边形，入口和出口距离很近。对活门的流量特性进行计算时，可以将其看作一个矩形通道来处理。活门的流通面积就是通道的横截面面积，它随着活门的开度不同而改变。图1B777飞机排气活门图2计算排气活门尺寸／m1．2计算区域在数值计算中应用了局部单向化的假定，为了使这种简化处理方法不致引起过大误差，应该做到在出口截面上无回流，出口截面离感兴趣的计算