飞机燃油系统高阶仿真揭秘！【含视频】
燃油系统在飞机上是一个非常庞大而且复杂的系统，通过本文为您揭示如何利用强大的GT-SUITE软件快速建立飞机燃油系统模型，以及对在执行飞行任务过程中燃料的流动、重心、加油、油箱晃动、气体惰化、热负荷、流体波动和曝气等问题进行预测的一系列方法。如果您对此方案感兴趣，可关注报名参加8月27日在西安举办的“IDAJ系统优化及电机仿真技术研讨会”详细了解，也欢迎您随时与IDAJ中国GT-SUITE技术团队探讨交流！
1 三维前处理
2 一维系统模型搭建
3 仿真预测
4 小结
1.三维前处理
将油箱及管路的三维数模导入GT-Spaceclaim进行流域内表面的抽取，再导入到GEM3D进行模型的切割、部件的转化、换热面的定义、部件的链接等操作过，再离散成一维模型。
2.一维系统模型搭建
3.仿真预测
基于已有的试验数据或经验对搭建好的燃油系统模型进行适当的标定，精度合适后即可对所需的分析进行仿真预测了。
3.1 燃料流动
3.2 燃料重心
预测在各种飞行过程中燃油系统的瞬时重量和重心位置
3.3 加油
GT-SUITE通过Navier-Stokes方程计算系统流动状态，能准确模拟加油过程、预测加油过程中的参数变化、最大限度地提高每个油箱的灌装能力、优化设计空间，缩短加油时间。用加油泵从右油箱开始注满燃油系统，一旦燃料填满右机翼，控制系统切换转换泵向左机翼油箱注油，一旦三个油箱的燃油量达到95%，停止加油。
3.4 油箱晃动
油箱离散后，在考虑挡板、堵塞、孔以及不同方向的加速度情况下，对油箱晃动进行模拟；对油箱晃动进行优化，以获得最有效的燃料流动策略。
3.5 气体惰化
对惰性气体产生系统(OBIGGS)进行分析，预测油箱中氧气含量，并用氮气取代氧气，以尽量减少氧气含量。
GT与CONVERGE耦合，对过程进行详细仿真，输出详细O2 、 N2浓度变化。
3.6 燃料热膨胀
GT-SUITE中的能量方程可以实现对燃料温度变化的预测,主油箱内燃油的热膨胀会溢出到排气罐内，甚至在排气罐溢出时溢到停机坪上;用1min的时间步长模拟日循环和长瞬态，比实时快达到>200x.
3.7 热负荷
通过考虑油箱壁面热负荷的变化，可以得到油箱内燃油温度的准确预测，例如，一个水箱可以一边有热壁，另一边有冷壁同时建模。
3.8 流体波动和曝气
小尺度流场求解器可以预测流体波动，研究水击和共振问题；在燃料/气体混合物中可以考虑曝气和气蚀，基于亨利气体定律的曝气模型，当压力低于液体蒸汽压力时进行空化计算。
3.9 多系统耦合
把燃料系统看作一个散热器，模拟燃料系统吸收飞机各部分的散热量，使用热交换器将蒸汽循环系统(VCS)的热量交换到燃料系统。
GT-SUITE具有灵活、高效、准确的仿真能力，能根据需求建立不同层次的模型；并能直接导入三维数模，大幅提高建模效率；模板丰富，并针对用户需求，每年持续不断更新；能同时实现多物理模拟，并考虑多物理场之间相互影响，是进行系统仿真分析的理想工具。
来源：艾迪捷
