基于迭代法的防隔熱油箱溫度仿真預測方法技術

技術實現思路

1、針對飛行器儲油機翼及舵翼瞬時油溫難以預測的問題，本專利技術提供一種基于迭代法的防隔熱油箱溫度仿真預測方法。

2、本專利技術的一種基于迭代法的防隔熱油箱溫度仿真預測方法，包括，

3、將帶油箱的機翼或舵翼抽象成外層表面、中間隔熱層和內層油箱三部分，建立抽象后的機翼及舵翼三維模型；

4、基于材料屬性對所述機翼及舵翼三維模型劃分網格，得到網格劃分后三維模型；

5、設定熱力學模擬時間t，在網格劃分后三維模型的外層表面最外側輸入飛行的環境溫度，在內層油箱內表面輸入初始強制對流系數h0，并設定油溫初始值c0，計算得到初始溫度變化曲線；將所述初始溫度變化曲線中升溫速率趨近于零的時間點t1對應的豎直線作為對流強制線l0，對流強制線l0將初始溫度變化曲線分為t0至t1和t1至t兩個時間段；將初始溫度變化曲線的t0至t1時間段擬合為油箱升溫曲線的第一段；在t0至t1時間段，油溫由c0以固定的升溫速率升溫至c1；

6、再在網格劃分后三維模型的內層油箱內表面輸入當前強制對流系數h1，并設定當前油溫為c1；計算得到基于初始溫度變化曲線的t0至t1時間段的當前溫度變化曲線；將當前溫度變化曲線中升溫速率變化驟降最大時間點t2對應的豎直線作為對流強制線l1，對流強制線l1將當前溫度變化曲線的t1至t時間段繼續分為t1至t2和t2至t兩個時間段；將當前溫度變化曲線的t1至t2時間段擬合為油箱升溫曲線的第二段；在t1至t2時間段，油溫由c1以固定的升溫速率升溫至c2；

7、繼續迭代，直到得到t時刻對應的對流強制線ln，擬合得到油箱升溫曲線的第n段，獲得完整擬合后油箱升溫曲線，并確定t時刻的油箱溫度值。

8、根據本專利技術的基于迭代法的防隔熱油箱溫度仿真預測方法，所述外層表面對應機翼或舵翼暴露在外層空氣的全部組件及與飛機的連接部分；

9、所述內層油箱對應儲油油箱；

10、所述中間隔熱層對應所述外層表面與所述內層油箱中間的所有組件。

11、根據本專利技術的基于迭代法的防隔熱油箱溫度仿真預測方法，所述機翼及舵翼三維模型采用3d建模軟件建立。

12、根據本專利技術的基于迭代法的防隔熱油箱溫度仿真預測方法，所述網格劃分后三維模型基于ansys軟件的瞬態熱分析計算溫度變化曲線。

13、根據本專利技術的基于迭代法的防隔熱油箱溫度仿真預測方法，所述當前強制對流系數h1為當前儲油油箱內剩余油液與氣體混合后的對流系數。

14、根據本專利技術的基于迭代法的防隔熱油箱溫度仿真預測方法，所述油液為液態、氣態或氣液混合的狀態。

15、根據本專利技術的基于迭代法的防隔熱油箱溫度仿真預測方法，所述油液為自然對流的散熱狀態。

16、根據本專利技術的基于迭代法的防隔熱油箱溫度仿真預測方法，將每一段的強制對流系數表示為h(n-1)，h(n-1)為t(n-1)～tn時間段內油箱內的平均對流系數；n不小于3。

17、根據本專利技術的基于迭代法的防隔熱油箱溫度仿真預測方法，熱力學模擬時間t不小于100s。

18、根據本專利技術的基于迭代法的防隔熱油箱溫度仿真預測方法，獲得油箱升溫曲線的擬合方法為：在溫度變化曲線的對應段上選擇不少于5個不包含明顯異常的點，使用最小二乘法進行線性回歸分析，獲得對應擬合段。

19、本專利技術的有益效果：本專利技術通過使用模擬軟件并以迭代思想，提出了一種可以在不同時間段修改參數以逼近油箱實測溫度的仿真預測方法。

20、本專利技術方法用于儲油機翼及舵翼的油溫預測，可以在不設計實驗的情況下，對高溫環境下儲油機翼及舵翼任何時段的油溫進行預測。預測得到的分段的溫度曲線，不僅可以確定某一個時間點的瞬時溫度，還能夠更清楚的觀察油溫的變化規律，從而更加簡單便捷的評估隔熱材料及隔熱材料的隔熱效果。

21、相對于傳統的簡單粗暴的模擬方法，本專利技術通過迭代的方法一步一步的進行運算去逼近真實的升溫曲線。其在保證了最終預測溫度的準確性的同時，也解決了傳統熱學模擬沒辦法預測瞬時溫度的困境。通過迭代得到的模擬溫度云圖也可以觀測油溫異常狀況，并給出具體的形成熱橋并導致溫度難以控制的結構位置。從而大幅削減了對儲油機翼及舵翼隔熱結構的試錯成本，方便具體的針對不合適的隔熱結構進行優化。

22、本專利技術方法用于儲油機翼及舵翼的新型隔熱材料與隔熱結構時，其迭代的方法既可以精準的預測儲油機翼及舵翼在不同時間點的油溫分布狀態，也可以較為簡單快捷的預測復雜儲油結構的油溫隨時間的變化規律。大大減少驗證舵翼儲油結構或隔熱結果合理性的時間與實踐成本，并給予更多更細致的優化建議。