Flowmaster2在航空航天中的应用

作者：北京海基科技

欢迎访问e展厅 展厅 2 CAE/模拟仿真展厅 通用有限元分析软件, 结构分析软件, 动力学分析软件, 声学分析软件, 板料冲压成形模拟软件, ... 1 Fuel System 燃油系统 工程师可以利用FLOWMASTER2中的元件，诸如油箱、泵、管道、控制阀、止回阀等，建立完整的飞行器供油系统模型，对模型可以进行各种工况的仿真，精确的得到每种工况的油压、流量、温度、流速和其他性能参数，同时也可以进行瞬态的热传导分析。 这种能力让工程师在对复杂供油系统"what-if"仿真分析时具有了很大的柔性。在今天的飞行器上，供油系统不但要给发动机提供燃料，还要利用燃油来控制飞行器的质心，电子控制阀和泵的操作顺序可以将需要的油量从一个油箱转移到另一个油箱。同时，燃油系统可以作为热的吸收器，吸收发动机润滑系统或液力系统产生的热量。这些系统包括控制阀、热交换器、泵和控制系统。因为成本和安全的原因，像这种复杂的系统必须要求“一次成功”。针对这种要求，工程师完全可以利用FLOWMASTER2达到设计目的。 FLOWMASTER2 提供： l弹性模型环境 l一维流体系统热分析能力 l具有开发用户详细模型的能力 l友好的图形界面 l具有管理型号和系统数据的能力，便于维护公司内部开发的技术 2 ECS环控系统 利用FLOWMASTER2，工程师可以建立飞行器中完整的环控系统的模型，模型中包括冷却包，循环风扇、分布阀、输送管、喷嘴等元件。对模型可以进行各种真实的工况分析，像飞行器的地面状态、爬升状态、巡航状态和降落状态，精确预测各状态下的环控系统中各点的压力、温度、压降和其他性能参数。 ECS系统比较复杂，它们用来控制飞行器舱内的温度、湿度、压力和压力变化的速度。该 ECS一小时数次给各处的乘客平衡地分配调节好的空气，它们也负责冷却飞行器器系统，比如电子仪器。该 ECS会根据外部空气温度的变化以及由于发动机功率的设置变化而引起的空气压力变化进行动态调整。 在设计ECS系统时，工程师必须考虑所有这些因素。由于系统的复杂性以及希望缩短设计周期，工程师现在利用软件工具，比如 FLOWMASTER2以迎接挑战。 FLOWMASTER2是一个用于分析流体的集总（lumped）参数分析CAE软件包，它支持分析稳态的和瞬态的、有或者没有热传递、可压缩的和不可压缩的流体，它是用来分析复杂 ECS的理想工具，工程师用它对重要的设计进行系统行为的预测。它的灵活性和快速分析能力提供了分析许多不同的重要设计方案的可能性，便于工程师在规定的设计周期内对环境控制系统的内部环节进行深入的分析。 3 Hydraulic（液压系统） 对飞行器上带有支路的液压系统进行分析是一个难题，即使在稳态下也是如此（即系统中的元件或参数没有发生变化，而且系统中流体的压力和流量在某个时间段没有变化），尽管每个分支中每个元件都有明确的数学公式，但手工计算系统的压力和流量仍是很困难的事情，主要原因就是各分支是连接在一起并互相影响的。而对于系统的瞬态分析（即系统中的元件或参数随时都在发生变化）来说，系统压力和流量的计算量更是一件庞大而复杂的工作，手工计算几乎是不可能的事情，那么利用FLOWMASTER2就很容易解决这个问题。 航天工程师使用 FLOWMASTER2来建立航天飞机液压系统计算机模型。这一系统包括的液压元件有：泵、压力调节阀、方向控件阀、液压缸、T形和Y形三通、供油管和回油管，这些模型能用来实现系统在正常及异常的运转情况下的仿真，可以确定系统稳态的和瞬态的压力损失、动态性能、零件和次系统之间的交互作用和瞬间压力峰值，另外，还可以预测该液压系统的热性能。 航天工程师使用 FLOWMASTER2来建立航天飞机液压系统计算机模型。这一系统包括的液压元件有：泵、压力调节阀、方向控件阀、液压缸、T形和Y形三通、供油管和回油管，这些模型能用来实现系统在正常及异常的运转情况下的仿真，可以确定系统稳态的和瞬态的压力损失、动态性能、零件和次系统之间的交互作用和瞬间压力峰值，另外，还可以预测该液压系统的热性能。 因此，用仿真工具（如 FLOWMASTER2）建立虚拟样机变得非常必要。要实现一个最佳的设计，时常要将计算机仿真与实物仿真设备联合使用，用来确定一些设计中的未知量。FLOWMASTER2能帮助工程师实现在时间和成本制约下的“一次设计成功 ”。 4 Vapour Air condition 蒸汽循环制冷 蒸汽循环制冷在中小型商务客机、直升飞机空调系统中所普遍采用。空调系统利用冷却介质的蒸发循环过程为成员舱提供舒适的环境以及对设备进行必要冷却。 在OEM 厂商及after-market fitment 的压力下，工程师必须设计出最小、最轻、效率最高的空调系统组件，客户们的要求主要出于以下原因： 减小尺寸，使在有限的空间内安装更加容易，而剩余的空间为其它部件的安装带来更大的便利。 减轻重量，使系统载重负荷更小，降低运营成本，提高利润。 提高效率，使系统功耗更低，减少ram-air需求量、降低机身阻力，节省燃油消耗、降低成本。 挑战来自在竞争对手之前将产品投入市场。更快的产品研发周期意味着更加迅速的战略市场。 工程师可以利用FLOWMASTER2空调系统模块完成空调系统的优化设计。FLOWMASTER空调系统模块为工程师提供以下功能： Determine power input requirements 系统能源消耗 Size the system components to get exactly the performance you want 根据系统负荷自动完成部件的尺寸设计 Evaluate variables such as the coefficient of performance (COP = - evaporator duty / compressor power) 对诸如系统效率等参数进行评估 FLOWMASTER2是一款基于Windows界面的软件包, 提供 drag-and-drop 的建模方式，使学习和应用都变得更容易。FLOWMASTER2软件的功能非常丰富 – 用户可以非常迅速的熟悉软件环境并能够建立自己的模型、进行仿真计算并得到非常有帮助的结果。FLOWMASTER2空调系统软件包由一系列空调系统部件模型以及冷却介质性能参数组成。同样，用户可以根据自己的要求制定冷却介质性能曲线，FLOWMASTER2将根据用户提供的性能曲线进行仿真计算。 FLOWMASTER2 空调系统模块是一款功能完备的系统优化设计工具 – 工程师可以通过改变部件参数和尺寸系数来达到预期的冷却效果，由此可以向部件制造商指定单个部件的特性参数来完成系统的优化设计。 FLOWMASTER2是先进的流体系统仿真工具，在全球拥有超过1,000个客户，其中包括各行业中技术领先的大公司，如 BAE SYSTEMS, Lockheed Martin洛克希德-马丁公司, European Aeronautic Defence and Space欧洲宇航中心, Airbus Integrated Company空客公司, Embraer, Honeywell, Bell Helicopter Textron and Sikorsky Aircraft. FLOWMASTER2 将帮助您更快、更好的进入市场。 利用FLOWMASTER2空调系统模块，工程师可以迅速、简单的完成飞行器蒸汽循环空调系统的优化设计。(end)

文章内容仅供参考 (投稿) (如果您是本文作者，请点击此处) (8/16/2005)