通用油箱热模型的建模与仿真.pdf

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1、第29卷第7期航空动力学报Vo1．29NO．72014年7月JournalofAerospacePowerJu1．2014文章编号：1000—8055(2014)07一l623—08doi：10．13224／j．cnki．jasp．2014．07．015通用油箱热模型的建模与仿真兰江，朱磊，赵竞全(北京航空航天大学航空科学与工程学院，北京100191)摘要：全面考虑各种传热情况，建立了油箱壁面、油箱内气体和燃油的热平衡微分方程组，进而在Flowmaster平台上用C#语言二次开发了通用的油箱仿真模型．对某燃油系统进行了典型飞行剖面内的动态仿真，根据燃油质量、回流燃

2、油质量流量和燃油温度的变化曲线定量分析用燃油作为热沉的冷却能力，确定适当的燃油混合循环质量流量以及燃油散热器的冷却量．结果表明对于所研究的燃油系统，燃油能够冷却的最大热载荷约为50kW；当热载荷为7Okw时，供油箱与前后输油箱的循环质量流量分别为0．3kg／s和0．1kg／s，燃油散热器冷却量为12kw．关键词：油箱；燃油；热管理；动态仿真；Flowmaster中图分类号：V228．3；TK124文献标志码：AModelingandsimulationofgeneralfueltankthermalmodelLANJiang，ZHULei，ZHAOJing—qua

3、n(SchoolofAeronauticScienceandEngineering。BeijingUniversityofAeronauticsandAstronautics，Beijing100191，China)Abstract：Heatbalancedifferentialequationswerebuiltforfueltankwall，gasinsidethefueltankandfuelbyconsideringcomprehensiveheattransferprocesses．Thengeneralsimulationmodeloffueltank

4、wasfurtherdevelopedontheFlowmasterplatformwithC#language．Dynamicsimulationsofafuelsystemweresubsequentlyperformedoveratypicalflightprofiletogetdynamiccurvesoffuelmass，recirculationfuelmassflowrateandfueltemperature，SOthatquantitativeanalysesonthecoolingabilityoffuelcouldbeconducted，an

5、dthenappropriatecirculationmassflowrates，andcoolingcapacityofthefuelradiatorwereobtained．ResultsshowthatthemaximumheatIoadwhichcanbecarriedawaybythefue1iSabout50kWofthisfuelsystem．Forahigherheatloadof70kW。circulationmassflowratesbetweenthesupplyandtransporttanks(frontandback)are0．3kg／

6、sand0．1kg／s，andthecoolingcapacityofthefuelradiatoris12kW．Keywords：fueltank；fuel；thermalmanagement；dynamicsimulation；Flowmaster随着飞机性能的不断提高，传统环境控制系究热点口J．机载燃油由于其高储量和高比热的优统中的空气循环制冷系统已经逐渐难以满足日益点，被视为飞机综合热管理系统中的理想热增长的制冷量需求．一方面，机载电子设备的数量沉l_5_81．综合热管理系统可以通过各类传热器将环和功率不断增加；另一方面，出于减小代偿损失和境控制系统、滑油

7、系统、液压系统等热管理子系统提高隐身性能的考虑，对冲压空气的使用限制越联结成一个有机整体．为了更高效地使用燃油作来越大．综合热管理系统成为解决这一矛盾的研为热沉，燃油的温度应当成为关注的重点．燃油温收稿日期：2013-12—19作者简介：兰江(1984～)，男，吉林四平人，博士生，主要从事飞机环境控制系统部件及系统的设计和仿真研究．通讯作者：朱磊(1981一)，男，河南开封人，讲师，博士，主要从事飞行器环境控制、预测与健康管理技术、机电系统综合管理等领域的研究工作．E—mail：zhulei@buaa．edu．cn航空动力学报第29卷度过高，不但会破坏燃油的热稳定

8、性使得油箱