[发明专利]一种飞机火灾数值模拟计算方法

说明书

本发明涉及飞机安全性能设计，特别涉及一种飞机火灾数值模拟计算方法。数值模拟计算方法包括如下步骤：对飞机几何模型进行简化，并建立对应的数学模型；选取约束条件，其中，所述约束条件包括：着火点的位置；可燃物的种类、数量及分布；外部环境；对步骤一中的数学模型进行网格划分；根据步骤二和步骤三的结果，并通过湍流燃烧模型法、热辐射模型法以及蒸气云爆炸超压计算TNT当量法来进行仿真模拟，得到飞机发生火灾时的烟雾场、温度场及燃油蒸汽爆炸情况。本发明的飞机火灾数值模拟计算方法，模拟计算能够快速得到可靠地数据，对飞机火灾的影响及防护提出指导性意见，并且节约成本，还能避免危险及污染。

技术领域

本发明涉及飞机安全性能设计，特别涉及一种飞机火灾数值模拟计算方法。

背景技术

考虑到飞机一旦发生火情，在无法有效灭火或者控制火情蔓延情况下会引起灾难性事故。因此，为了摸清飞机在不同状态、不同灭火条件下发生火灾的温度场分布等火情数据，为某些重要系统的高温防护提供设计输入，需开展飞机火灾情况分析研究。

目前的飞机火灾研究多为实验室试验。但是，该火灾试验只是针对飞机的部分区域(如发动机舱)，并没有做过整机火灾试验；另外，超大规模的火灾试验需要建造大型的试验场地以及完整飞机模型等相关设施，还需要大量的人员、时间，且危险性很大；再有，为得到真实的火情数据，需要进行多次复杂试验以作对比，实验难度大，条件苛刻。

发明内容

本发明的目的是提供了一种飞机火灾数值模拟计算方法，以至少解决现有飞机火灾研究方法中存在的至少一个问题。

本发明的技术方案是：

一种飞机火灾数值模拟计算方法，包括如下步骤：

步骤一、对飞机几何模型进行简化，并建立对应的数学模型；

步骤二、选取约束条件，其中，所述约束条件包括：

着火点的位置；

可燃物的种类、数量及分布；

外部环境；

步骤三、对步骤一中的数学模型进行网格划分；

步骤四、根据步骤二和步骤三的结果，并通过湍流燃烧模型法、热辐射模型法以及蒸气云爆炸超压计算TNT当量法来进行仿真模拟，得到飞机发生火灾时的烟雾场、温度场及燃油蒸汽爆炸情况。

可选的，在所述步骤一的飞机几何模型进行简化步骤中，是忽略机体内安装的管路、非金属元件以及辅助构件，并保持外部模型与飞机实物设计一致。

可选的，在所述步骤一中，所述几何模型包括：

机头、机身、机翼、左右发动机短舱、辅助动力装置舱、平尾以及垂尾；

由梁、长绗和肋构成的飞机机体结构，且外部包有蒙皮。

可选的，所述飞机机体结构和蒙皮均为铝合金。

可选的，所述步骤二中的着火点的位置分别是前油箱舱、后油箱舱、左发动机短舱、右发动机短舱、左机翼、右机翼和辅助动力装置舱；

所述步骤二中的可燃物为航空煤油RP-3，分布在机身及机翼各油箱内；

所述步骤二中的外部环境为常温、常压、风速为零的机场。

可选的，在所述步骤四中，还包括采用热解模型法对所述热辐射模型法得到的温度场数据进行校正。

发明效果：

本发明的飞机火灾数值模拟计算方法，模拟计算能够快速得到可靠地数据，对飞机火灾的影响及防护提出指导性意见，并且节约成本，还能避免危险及污染。

附图说明