在航空领域，Flowmaster在燃油，环控，液压系统中的应用介绍（转）

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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进行"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。









飞机供油系统的FLOWMASETER2模型
  FLOWMASTER2 提供：
弹性模型环境。
一维流体系统热分析能力。
具有开发用户详细模型的能力。
友好的图形界面。
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。
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系统，比如航电仪器。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。

飞机环控系统示意图

FLOWMASTER2冷却包系统模型
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。


飞机座舱空气分配系统的FLOWMASTER2模型
蒸汽循环空调制冷系统
蒸汽循环空调制冷系统在中小型商务客机、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。
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。




上图是FLOWMASTER2空调系统元件库。
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。





蒸汽循环空调制冷系统FLOWAMSTER2模型
空调系统所有的部件都是按照基本的工作循环来工作的，即压缩机-冷凝器-膨胀装置-蒸发器-回到压缩机，在各个元件之间，工程师可以依照真实的空调系统物理模型，对FLOWMASTER2模型加入连接这些元件的管路和弯头，也可以选择不同的膨胀装置，然后根据不同的膨胀装置来选择是否要增加蓄能器或干燥装置。
FLOWMASTER2流体数据库中包含了很多复杂的制冷剂，像R12、R22、R90、R134a、R744（CO2）等，当然，你也可以将自己的混合流体介质或制冷剂加入到数据库中。
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。









FLOWMASTER2起落架液压系统模型
   
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 ”。

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[这个贴子最后由technical在 2005/07/20 02:18pm 第 1 次编辑]

燃油系统

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ECS系统

kekexiaozi

版主，我现在从事的工作是，通过压差法测流阻，即压差的产生是由管壁阻力和液体粘滞力组成的，我现在就想通过此软件来进行仿真，测压强，但我的仿真结果与实际值和理论值相差很大，不知何原因，希望版主能帮忙模拟下，结构非常简单，不会耽误您很多时间，只要10分钟左右就可以了，试图如下
具体参数为：
DP800A自吸泵，流量36L/min，扬程50m，功率800w，转速2850r/min；      
流阀；               水箱；
    1.8×0.02（0.04）×0.03（m × m × m）各方管2根；
   或 1.8×Ф0.0276465（Ф0.0166）（m × m）各方管2根；
测得各节点压强值即可（之后我再求节点的压差），因为我用的仍是盗版软件所以没压力表组件，版主您可在管道两侧加压力表，只要测量一个管路即可（我们的真实实验数据是针对直径为0.0166m的圆管），当然越多越好。
我想和您得到的数据进行下对比，看看是不是由于软件自身的原因产生的上述差异。
我的这个项目是涉及军工方面的，所以对仿真的准确性要求更高，同时此软件在我们这还没有充分的说服力，所以还没有购买正版软件，因此我想通过深入分析后能够引起我们研究组对使用此软件仿真方面的重视。希望版主帮个忙。

kekexiaozi

关于管路的摩擦系数和粗糙度，可以自己拟定大致范围为0.002～0.5（摩擦系数），0.0004～0.0125（粗糙度） ，摩擦选项Friction option您可根据结果自定，我对它们选用的具体公式了结不多，版主可执教一二，谢谢。

technical

1.你这个问题是个稳态的算例你如果要看某个组件的压力损失的话你可以在后处理里面直接看到的啊，不需要用压力表这个元件的，压力表一般是在瞬态运算的时候，用来即时的观察压力随世界变化的曲线才需要的。
你生成结果文件以后，你直接把元件调到结果文件里，就可以看到各项数据了，包括压力的损失。
2.摩擦选项是用第一默认的就可以满足工程的要求了，绝对粗糙度不能乱选的，是个和材料相关的系数，比如铝就是0.0025,可以查表得到的

kekexiaozi

谢谢版主，
版主，我在应用时发现，friction option选项中的第一选项只对粗糙度的影响有变化，而当摩擦系数改变时并未对压强产生任何影响，也就是说第一选项只对粗糙度有影响，而与摩擦系数的改变无关。
同时我又对第3选项进行了模拟发现，压降只与摩擦系数有关而与粗糙度无关，不知是何缘故。
但我对选项中的公式进行了查找发现，可能是各选项所涉及的计算公式不同造成的，不知对不对，请版主指正。
还有对于瞬态和稳态问题，各自的讨论范围是什么呢，即解决的问题方向是什么？在何场合选择何种状态呢？
在上面你谈到绝对粗糙度不可乱选，要查资料，但我觉得粗糙度不应该是定值的，应该取决于加工工艺的啊？因为据我所知粗糙度的选取应该取决于，应用条件的啊？不止是不是概念伤得理解错误呢（我是指我）？

kekexiaozi

版主通过你的讲解我认为，我对软件个参数的理解存在问题，请问你有有关参数方面的资料介绍吗（详细的）？我想从新学习下。

technical

这些资料在软件里都附带了，在referencehelp里面找，说得很详细的

kekexiaozi

好的，我试试

zspxx

我对用flowmaster仿真比较感兴趣
但不知道国内有没有用的比较成功的企业，最近想去调研一下
提供参考

kekexiaozi

有的，我给你查一下 ，改天发给你，你也可以自己搜索，不难找到

technical

据我所知，航天1院，5院，成都核一院，广东电力设计院，上海核工院，船舶702所都买过，应用情况就不太清楚。

刘德刚

请问斑竹我要在flowmaster里面添加自己用C＋＋编辑的元件怎么添加到里面去啊？

xu32

下面引用由technical在 2005/07/20 02:15pm 发表的内容：
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 ...