民機燃油箱沖洗惰化過程的工程計算與數值模擬研究.pdf

1、基于機載制氮系統(tǒng)(OBIGGS)的燃油箱惰化技術具有可靠性高、生命周期運行成本低、后勤保障需求少等優(yōu)點,它已經成為美國聯邦航空局(FAA)適航條例中推薦使用的民機燃油箱防爆技術。隨著“大飛機”重大專項的開展,我國民機燃油箱惰化技術的研究已經起步,在此背景下本文對民機燃油箱沖洗惰化過程的工程計算方法和數值模擬技術進行了研究。
　　 本文在查閱大量相關文獻資料的基礎上,詳細推導并建立了單艙無氧溢出、單艙有氧溢出和多艙地面沖洗惰化的計

2、算方法,并運用Delphi7程序設計工具開發(fā)了界面友好、使用方便的飛機燃油箱惰化工程計算軟件。運用該工程計算軟件對單艙無氧溢出與有氧溢出情況進行了對比計算,另外又對不同氣體流通方式下的多艙地面惰化過程進行了計算。
　　 國內外關于使用計算流體力學(CFD)方法對燃油箱惰化流場進行研究的文獻很少,因此本文對民機燃油箱惰化流場的CFD數值模擬技術進行了研究。根據燃油箱沖洗惰化過程的特點,建立了一套燃油箱惰化流場數值模擬基本方法。以F

3、AA文獻中的單艙矩形燃油箱和波音747中央翼燃油箱為研究對象,分別對單艙和多艙燃油箱沖洗惰化流場的數值模擬方法進行了研究與分析。將數值模擬結果與工程計算結果和FAA文獻中的實驗數據進行對比,驗證了CFD數值模擬方法的準確性和可行性。對單艙燃油箱CFD數值模擬結果的分析發(fā)現:用氧濃度相同的富氮氣體(NEA)沖洗時,流量越大氣相空間氧濃度下降得越快,但達到12％氧濃度時的NEA需求量相同;對于任意濃度的NEA來說,其惰化率與體積置換次數(V

4、TE)成一一對應關系;不同的噴口、通氣口布置方式對平均氧濃度的變化規(guī)律幾乎沒有影響,而會對氣相空間內的氧濃度分布情況產生影響。對多艙燃油箱CFD數值模擬結果的分析發(fā)現:沖洗惰化過程中,各個隔艙間的氧濃度差異較大,而各個隔艙內的氧濃度趨于均勻,流出某隔艙的氣體的氧濃度近似等于該隔艙內的平均氧濃度;當通氣口相對于NEA進口對稱布置時隔艙間流量能夠近似按照面積比進行分配;而不對稱布置時分配情況比較復雜,不能簡單地按照面積比確定。