[发明专利]一种用于飞机风冷发电机通风量的计量方法

说明书

技术领域

本发明属于飞机附件设计技术，涉及一种用于飞机风冷发电机通风量的计量方法。

背景技术

目前，飞机上常用的发电机，按其冷却方式通常分为油冷、风冷和混合冷却。其中风冷发电机是依靠强迫通风对发电机的转静子部件进行冷却，对应发电机的不同工作状态，通风量的需求也不尽相同。当飞机处于地面低空(小于1000米)飞行状态时，发电机通风量可以通过地面通风试验进行直接测量，而当飞机处于高空(大于1000米)飞行状态时，地面通风试验很难再模拟高空状态。因此，在其通风流道的设计过程，需要采用一种可靠的方法对通风量进行预测。但是发电机内部流道结构复杂、间隙多而小，通风量的预测很难。

针对风冷发电机通风量的计算问题，通常将其内部流动简化为多孔介质流，应用多孔介质的经验模型进行数值模拟。多孔介质模型基于达西定律，它源于水力渗透实验，主要用以模拟渗透流，应用时需要输入孔隙率、渗透率和动量损失系数，这些系数的获取都需要针对内部结构做详细的测量，并进行系统的通风实验。正因为存在输入系数多，以及难以获取等问题，此方法应用在估算风冷发电机这类装置内部流量时，效果并不理想。还有一种方法是进行详尽的全模数值模拟，但计算网格数量非常之大，以至于令工程技术人员通常不能接受。

如何快速准确地计算出风冷发电机这类装置的通风量成为飞机设计过程中普遍的难点。

发明内容

本发明的目的是：提供了一种简单快捷、精度较高，用于飞机风冷发电机通风量的计量方法。

本发明的技术方案是：一种用于飞机风冷发电机通风量的计量方法，包括以下几个步骤：

步骤一：获取风冷发电机地面通风特性参数

对风冷发电机进行多组地面通风测试，获取不同测试状态下风冷发电机的流阻Δp，通风量Q_m，进风口平均雷诺数Re，

Δp＝p_in-p_out               (1)

Q_m＝ρvA＝ρv·πD²/4       (2)

Re＝ρvD/μ                 (3)

其中，p_in为进口静压，p_out为出口静压，ρ为空气密度，v为进风口气流平均速度，D为进口圆截面直径，μ为空气动力粘性系数，A为进口横截面积；

步骤二：建立风冷发电机流阻特征函数

利用步骤一获得的实验数据，拟合Re-Δp曲线，得到函数Δp＝f(Re)；

步骤三：确定飞机工况及大气参数

根据系统设计需要，确定风冷发电机的工作环境，包括飞机飞行高度、速度，以及该工况下的大气参数；

步骤四：确定初始流阻值Δp₀

根据实际情况，设定初始流阻Δp₀；

步骤五：获取收敛流阻值Δp_n

以步骤三所确定的工况及大气参数和初始流阻值Δp₀作为边界条件，利用计算流体力学方法得到发电机进风口的气动参数值，包括密度、速度和压力以及空气动力粘性系数；

然后计算得到相对应的雷诺数Re₁；

将所得到的雷诺数Re₁代入步骤二中的函数Δp＝f(Re)，得到Δp₁，更新边界条件；

将新的流阻Δp₁和确定工况下的大气参数作为边界条件进行迭代计算，收敛得到Δp_n以及相对应的进气口气动参数ρ_n和v_n；

步骤六：获取风冷发电机通风量

将ρ_n和v_n代入步骤一中的公式(2)

Q_m＝ρvA＝ρv·πD²/4

计算得到风冷发电机通风量Q_m。

步骤二中根据实验数据拟合的Re-Δp函数关系为

Δp＝f(Re)＝a·Re²+b·Re+c         (4)

其中，a、b、c为拟合曲线的特征常数。

步骤二中根据实验数据拟合的Re-Δp函数关系为多次函数或指数函数或样条函数等类型。