管路仿真在不同領域的應用

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管路仿真在不同領域的應用

一、飛機上的管路仿真

1、飛機燃油系統(tǒng)管路沖擊壓力問題研究背景

飛機燃油系統(tǒng)工作時，它是一個密閉的有壓管道系統(tǒng)，由于外界因素，如閥門猛然關閉、燃油選擇閥切換供油方向、燃油泵故障突然中止時，在管道長度較大的狀況下，流體速度發(fā)生突然變化引起燃油動量猛然變化，作用在燃油管道上的壓強就會局部猛增，并以壓力波的形式在管內(nèi)迅速傳播和來回，不斷捶擊管壁，造成管道的振動和噪音。發(fā)生嚴重的沖擊壓力會造成燃油系統(tǒng)管道爆裂、管接頭脫落斷開、閥門破壞等故障，影響飛機飛行安全。沖擊壓力的計算和研究方法

沖擊壓力計算所需的基礎數(shù)據(jù)：管道流量、流速：設計最大流量；燃油流速。燃油的物理特性：燃油密度、運動粘度、燃油的彈性模量等。管道參數(shù)：管徑、壁厚、管壁粗糙度，管壁彈性模量等。④燃油系統(tǒng)管道主要設備布置簡圖：油泵數(shù)及工作方式(并、串聯(lián))，油泵與閥門之間的距離、泄放閥的位置以及相互連接關系圖等。幾種仿真計算方法：

①基于Flowmaster燃油管道系統(tǒng)沖擊壓力仿真計算

Flowmaster軟件是全球領先的流體管網(wǎng)系統(tǒng)解算工具，是面向工程的完備的流體系統(tǒng)仿真軟件，對于各種繁雜的流體管網(wǎng)系統(tǒng)，利用Flow—master快速有效地建立確切的系統(tǒng)模型，并進行完備的分析。Flowmaster具備的分析模塊可以對流體系統(tǒng)進行穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)分析，可以對不可壓縮流體和可壓縮流體系統(tǒng)進行分析。燃油管道系統(tǒng)由泵、管道、接頭、彎頭、閥、引射泵、油濾等元件組成，這些元件在Flowmaster的元件庫中均能找到各自的數(shù)學模型，數(shù)學模型用形象的示意圖來代表。每個物理元件的數(shù)學模型有一個數(shù)據(jù)輸入表格，它定義該元件的輸入、輸出及特征參數(shù)。這就為Flowmaster燃油管道系統(tǒng)沖擊壓力仿真計算提供了極大的便利。但Flowmaster作為一維流體仿真軟件，與三維設計軟件之間缺乏數(shù)據(jù)接口，只有通過對軟件的二次開發(fā)，才能使計算模型的更新與設計更改同步。例如結合Catia、Excel等軟件，對Flowmaster進行二次開發(fā)使模型從一維成為三維模型，更利于流體的三維仿真分析。②基于MATLAB新的彈性水擊仿真計算方法

華北水利水電學院學報發(fā)表的“一種新的彈性水擊計算方法〞是孟安波等基于MATLAB軟件提出的一種新的彈性沖擊壓力“e指數(shù)〞計算方法，該方法不但易于將方程展開，不帶來誤差，而且易于建模仿真。該計算方法確鑿地反映了水擊壓力極值點及整個動態(tài)過程，同時該方法將介質(zhì)摩擦阻力對沖擊壓力的影響考慮在內(nèi)，提高了計算精度，使用便利，實用性得到了提高。由于該計算方法需要確鑿的估算相應的摩擦系數(shù)值，才能建立含有摩擦因子的、