【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及飛機(jī)起落架，具體是一種油氣式緩沖器行程-載荷的計算方法。
技術(shù)介紹
1、油氣式緩沖器是飛機(jī)起落架的重要結(jié)構(gòu)，主要吸收飛機(jī)著陸、滑跑階段的載荷沖擊，隨著飛機(jī)重量不斷增加，提高油氣式緩沖器的緩沖性能成為起落架設(shè)計的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，以保證飛機(jī)性能需求。油氣式緩沖器主要利用氮氣壓縮儲存能量，依靠油液經(jīng)過油孔產(chǎn)生的阻尼效應(yīng)消耗能量。相比較其他形式的緩沖器，油氣式緩沖器結(jié)構(gòu)簡單，重量輕，使用維護(hù)方便，擁有最高的緩沖效率和能量吸收效率，廣泛應(yīng)用在各類飛機(jī)的起落架。因此，分析油氣式緩沖器壓縮過程流場的變化規(guī)律，研究油氣式緩沖器行程-載荷的計算方法，已經(jīng)成為起落架系統(tǒng)研究的重點內(nèi)容。
2、現(xiàn)有油氣式緩沖器主要利用實驗方法開展性能研究，但受設(shè)備結(jié)構(gòu)和測試方法的限制，實驗手段無法測量油氣式緩沖器內(nèi)部流場分布規(guī)律，無法計算出流體作用到活塞端面的壓強(qiáng)。已有技術(shù)人員開展油氣式緩沖器的數(shù)值分析，分析過程卻簡化了油氣式緩沖器壓縮時的受力，忽略不同壓縮量時軸向外力、摩擦力、油液阻尼力及流場壓力的差異，未能考慮受力變化對流場分布規(guī)律的影響。其次，壓縮過程氮氣溫度、壓力不斷增加，現(xiàn)有研究采用理想氣體模型，簡化了氮氣的氣體狀態(tài)，忽略氮氣壓縮時分子間作用力的影響。最后，油氣式緩沖器的行程-載荷計算主要通過實驗方法，目前尚未利用數(shù)值分析計算行程-載荷規(guī)律，特別當(dāng)油氣式緩沖器結(jié)構(gòu)、充填參數(shù)及工作環(huán)境發(fā)生變化時，利用實驗方法進(jìn)行油氣式緩沖器性能分析，易受實驗設(shè)備、研究經(jīng)費影響，實驗周期長且效率低。因此，本專利提出一種油氣式緩沖器行程-載荷的計算方法，考慮緩
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、針對現(xiàn)有研究的不足，本專利技術(shù)提供一種油氣式緩沖器行程-載荷的計算方法，通過將油液、氮氣形成的流體區(qū)域模型劃分為六面體網(wǎng)格，利用f?l?uent軟件的用戶自定義函數(shù)和c語言函數(shù)編寫udf程序，計算油氣式緩沖器受軸向外力、摩擦力、油液阻尼力、活塞端面流體壓強(qiáng)時活塞腔的加速度，采用def?i?ne_cg_mot?ion用戶自定義函數(shù)實現(xiàn)油氣式緩沖器的壓縮，建立基于f?l?uent軟件的流場分析模型，結(jié)合油氣式緩沖器的工況參數(shù)，設(shè)置油氣式緩沖器壓縮時流場邊界條件，采用瞬態(tài)計算模型,設(shè)置迭代步長、計算步數(shù)，計算出油氣式緩沖器壓縮時的流場分布規(guī)律，進(jìn)一步求解油氣式緩沖器行程-載荷的變化規(guī)律。
2、為了實現(xiàn)上述目的，本專利技術(shù)提供一種油氣式緩沖器行程-載荷的計算方法，已知該油氣式緩沖器的設(shè)計模型，該方法包括以下步驟：
3、1)根據(jù)油氣式緩沖器的設(shè)計模型，建立油液、氮氣形成的流體區(qū)域模型，包括氮氣腔、主油腔、主油孔、回油孔、活塞腔及回油腔；
4、2)分割流體區(qū)域模型，主油孔、回油孔的流體區(qū)域采用e?l?ement?si?ze方法劃分六面體網(wǎng)格，活塞腔、氮氣腔、主油腔及回油腔流體區(qū)域采用sweep?method方法劃分六面體網(wǎng)格，將六面體網(wǎng)格文件加載到f?l?uent軟件；
5、3)采用f?l?uent軟件用戶自定義函數(shù)和c語言函數(shù)，建立油氣式緩沖器壓縮過程udf程序，采用def?i?ne_cg_mot?ion用戶自定義函數(shù)實現(xiàn)油氣式緩沖器的壓縮；
6、4)建立基于f?l?uent軟件的流場分析模型，主要包括：采用standard?k-eps?i?lon模型，模擬壓縮時油液與氮氣混合的湍流狀態(tài)；采用vof兩相流模型，模擬油液和氮氣混合的分布規(guī)律；采用energy模型，模擬油氣式緩沖器壓縮換熱；采用vi?scous?heat?i?ng模型，模擬傳熱對粘性流動的影響；采用gravity模型，模擬重力對油液、氮氣的影響；
7、5)設(shè)置油氣式緩沖器壓縮時流場邊界條件：包括油氣式緩沖器伸長狀態(tài)時候油液、氮氣初始溫度值，油液、氮氣的壓力值，設(shè)置活塞端面、回油孔端面、活塞桿端面的運動規(guī)律，設(shè)置氮氣分子間的作用力影響方程，設(shè)置油液、氮氣的物性參數(shù)；
8、6)采用瞬態(tài)計算模型,設(shè)置迭代步長、計算步數(shù)，計算油氣式緩沖器壓縮時流場分析結(jié)果，分析出不同壓縮量時流體區(qū)域油液、氮氣分布規(guī)律及流體區(qū)域壓強(qiáng)分布規(guī)律。
9、7)根據(jù)流體區(qū)域壓強(qiáng)分布規(guī)律，利用udf程序計算不同壓縮量時活塞端面作用力，計算出油氣式緩沖器行程-載荷規(guī)律。
10、進(jìn)一步的，步驟3)中udf程序的主要內(nèi)容為：t1時，利用f_p(f,t)用戶自定義函數(shù)提取活塞端面流體壓強(qiáng)p1，考慮軸向外力fw、摩擦力ff、油液阻尼力foil、活塞端面流體壓強(qiáng)p1對活塞腔運動的影響，利用公式(1)計算出t1時活塞腔的加速度；
11、
12、式中,p1為活塞端面流體壓強(qiáng)；
13、s為活塞端面面積；
14、fw為軸向外力；
15、ff為摩擦力；
16、foil為油液阻尼力；
17、m為活塞桿質(zhì)量；
18、x為活塞端面位移；
19、t1為時間。
20、進(jìn)一步的，步驟3)中提取油氣式緩沖器活塞端面流體壓強(qiáng)p1時，因端面流場壓強(qiáng)分布不均勻，為減小計算誤差，將活塞端面分割為不小于300個微元體網(wǎng)格，利用begi?n_f_l?oop(f,t)、end_f_l?oop(f,t)用戶自定義函數(shù)遍歷活塞端面所有微元體網(wǎng)格。
21、進(jìn)一步的，步驟3)中油氣式緩沖器壓縮時，利用動網(wǎng)格dynami?c?mesh模型實現(xiàn)活塞端面、回油孔端面、活塞桿端面的壓縮，當(dāng)壓縮導(dǎo)致流體區(qū)域變化時，變化區(qū)域的網(wǎng)格更新和重構(gòu)采用dynami?c?l?ayer?i?ng方式實現(xiàn)網(wǎng)格鋪層，并設(shè)置網(wǎng)格高度。
22、進(jìn)一步的，步驟4)中油氣式緩沖器流場模型采用vof兩相流模型，設(shè)置油液為主相phase-1，氣體為次相phase-2，當(dāng)油氣式緩沖器伸長狀態(tài)時，活塞腔和回油腔充滿油，體積分?jǐn)?shù)為100％，活塞腔和回油腔以外的其余流體區(qū)域充滿氮氣，體積分?jǐn)?shù)為100％。
23、進(jìn)一步的，步驟5)設(shè)置氮氣分子間的作用力影響方程為rea?l-gas-peng-rob?inson方程，rea?l-gas-peng-rob?i?nson方程為公式(2)：
24、
25、式中,p2為氣體壓強(qiáng)；
26、t為溫度；
27、v為氣體體積；
28、a為溫度的空間因子；
29、a、b為壓縮常數(shù)；
30、c為氣體比值常數(shù)。
31、有益效果
32、1)本專利技術(shù)建立一種油氣式緩沖器行程-載荷的計算方法，采用數(shù)值分析法研究壓縮過程流場的分布規(guī)律，快速計算行程-載荷規(guī)律，解決實驗中油氣式緩沖器內(nèi)部流場分布規(guī)律難以測量的缺點，為油氣式緩沖器的性能改進(jìn)提供指導(dǎo)；2)本專利技術(shù)利用f?l?uent軟件的用戶自定義函數(shù)和c語言函數(shù)編寫udf程序，通過f_p(f,t)用戶自定義函數(shù)提取端面壓強(qiáng)，計算軸向外力fw、摩擦力ff、油液阻尼力foi本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點】
1.一種油氣式緩沖器行程-載荷的計算方法，已知該油氣式緩沖器的設(shè)計模型，其特征在于包含以下內(nèi)容：
2.如權(quán)利要求1所述的油氣式緩沖器行程-載荷的計算方法，其特征在于，步驟3)中UDF程序的主要內(nèi)容為：t1時，利用F_P(f,t)用戶自定義函數(shù)提取活塞端面流體壓強(qiáng)P1，考慮軸向外力Fw、摩擦力Ff、油液阻尼力Foil、活塞端面流體壓強(qiáng)P1對活塞腔運動的影響，利用公式(1)計算出t1時活塞腔的加速度；
3.如權(quán)利要求1所述的油氣式緩沖器行程-載荷的計算方法，其特征在于，步驟3)中提取油氣式緩沖器活塞端面流體壓強(qiáng)P1時，因活塞端面流場壓強(qiáng)分布不均勻，將活塞端面分割為不小于300個微元體網(wǎng)格，利用begin_f_loop(f,t)、end_f_loop(f,t)用戶自定義函數(shù)遍歷活塞端面所有微元體網(wǎng)格。
4.如權(quán)利要求1所述的油氣式緩沖器行程-載荷的計算方法，其特征在于，步驟3)中油氣式緩沖器壓縮時，利用動網(wǎng)格Dynamic?Mesh模型實現(xiàn)活塞端面、回油孔端面、活塞桿端面的壓縮，當(dāng)壓縮導(dǎo)致流體區(qū)域變化時，變化區(qū)域的網(wǎng)格更新和重構(gòu)采用Dynamic?l
5.如權(quán)利要求1所述的油氣式緩沖器行程-載荷的計算方法，其特征在于，步驟4)中油氣式緩沖器流場模型采用VOF兩相流模型，設(shè)置油液為主相Phase-1，氣體為次相Phase-2，當(dāng)油氣式緩沖器伸長狀態(tài)時，活塞腔和回油腔充滿油，體積分?jǐn)?shù)為100％，活塞腔和回油腔以外的其余流體區(qū)域充滿氮氣，體積分?jǐn)?shù)為100％。
6.如權(quán)利要求1所述的油氣式緩沖器行程-載荷的計算方法，其特征在于，步驟5)設(shè)置氮氣分子間的作用力影響方程為real-gas-peng-robinson方程，real-gas-peng-robinson方程為公式(2)：
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種油氣式緩沖器行程-載荷的計算方法，已知該油氣式緩沖器的設(shè)計模型，其特征在于包含以下內(nèi)容：
2.如權(quán)利要求1所述的油氣式緩沖器行程-載荷的計算方法，其特征在于，步驟3)中udf程序的主要內(nèi)容為：t1時，利用f_p(f,t)用戶自定義函數(shù)提取活塞端面流體壓強(qiáng)p1，考慮軸向外力fw、摩擦力ff、油液阻尼力foil、活塞端面流體壓強(qiáng)p1對活塞腔運動的影響，利用公式(1)計算出t1時活塞腔的加速度；
3.如權(quán)利要求1所述的油氣式緩沖器行程-載荷的計算方法，其特征在于，步驟3)中提取油氣式緩沖器活塞端面流體壓強(qiáng)p1時，因活塞端面流場壓強(qiáng)分布不均勻，將活塞端面分割為不小于300個微元體網(wǎng)格，利用begin_f_loop(f,t)、end_f_loop(f,t)用戶自定義函數(shù)遍歷活塞端面所有微元體網(wǎng)格。
4.如權(quán)利要求1所述的油氣式緩沖器行程-載荷的計算方法，...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：蘇旭磊，代龍，范建博，魏亮亮，金磊，
申請(專利權(quán))人：中航西安飛機(jī)工業(yè)集團(tuán)股份有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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