申请/专利权人：中国飞机强度研究所

申请日：2021-12-10

公开（公告）日：2022-01-07

公开（公告）号：CN113901595A

主分类号：G06F30/15(20200101)

分类号：G06F30/15(20200101);G06F30/28(20200101);B64F5/00(20170101);G01K13/024(20210101);G01L11/00(20060101);G06F113/08(20200101);G06F119/14(20200101);G06F119/08(20200101)

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2022.02.25#授权;2022.01.25#实质审查的生效;2022.01.07#公开

摘要：本发明公开了一种实验室内飞机APU排气系统设计方法，包括步骤：一、确定初始调整管道直径；二、给定初始调整管道长度；三、确定引流管道直径；四、判断飞机APU排气设备是否完全将尾气收纳；五、风机选型；六、确定喷淋降温用水质量流量；七、确定喷淋降温机构的数量。本发明为实验室内飞机APU排气系统选型设计提供依据，同时节省了物力和人力，解决了在实验室内进行APU开车的问题，为实验室内气候试验的开展奠定了重要基础，可完全排出高温高压的APU尾气，保证了实验室内温度、压力的稳定，确保了飞机及试验人员的安全，对高温尾气进行了降温处理，保证排除实验室外的尾气不会对实验室外人员造成危害。

主权项：1.实验室内飞机APU排气系统设计方法，所述实验室内飞机APU排气系统包括用于容纳飞机（7）的实验室（6）和将飞机APU排气输出至室外的飞机APU排气设备，飞机APU排气设备包括依次连接的初始调整管道（1）、引流管道（2）、蝶阀（3）和风机（4），初始调整管道（1）上设置有喷淋降温器（5），喷淋降温器（5）包括多个沿初始调整管道（1）长度方向均匀设置的喷淋降温机构，所述喷淋降温机构包括设置在初始调整管道（1）外的供水管（5-2）和多个沿初始调整管道（1）长度方向均匀设置在初始调整管道（1）内壁上的喷淋环管（5-1），所述喷淋环管（5-1）朝向初始调整管道（1）内中心方向的侧壁上均匀开设有多个喷水孔；供水管（5-2）为具有一个输入管和多个输出管的供水管，供水管（5-2）上输出管的数量与所述喷淋降温机构中喷淋环管（5-1）的数量相等且一一对应，输出管上安装有阀门（5-3）和流量传感器（5-4）；实验室（6）内靠近飞机APU排气3m位置处设置有排气口温度传感器（8），实验室（6）内位于飞机非工作区的位置处设置有实验室环境温度传感器（9）和实验室环境压力传感器（10）；初始调整管道（1）和引流管道（2）均为圆管；其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤一、确定初始调整管道直径：利用CATIA软件建立飞机APU排气口和飞机APU排气口周围的气流组织分布的三维模型，并采用混合网格形式对三维模型进行网格划分，把三维模型导入FLUENT软件中，获取在自然射流状态下飞机APU排气口周围的气流组织分布，获取气流在三个方向上的最大边界；根据公式D=L+△L，计算初始调整管道直径D，其中，L为气流喷射宽度或高度方向上的最大边界，△L为气流喷射宽度或高度方向上的边界安全预留值；步骤二、给定初始调整管道长度：根据飞机APU排气口与其正对的实验室侧壁之间的距离给定初始调整管道长度，满足初始调整管道（1）为直管，且引流管道与初始调整管道（1）的衔接段为直管；步骤三、确定引流管道直径：设定引流管道直径小于初始调整管道直径，在FLUENT软件中输入初始调整管道直径和设定的引流管道直径，进行数值计算，获取引流管道内的压力场；在FLUENT软件中通过多次调整引流管道的转弯半径和管道内部光滑程度，并进行数值计算，获取满足压力场要求的引流管道直径；步骤四、判断飞机APU排气设备是否完全将尾气收纳：利用确定的初始调整管道直径和确定的引流管道直径在FLUENT软件中获取在自然射流状态下飞机APU排气设备是否完全将尾气收纳，当飞机APU排气设备能完全将尾气收纳时，执行步骤五；飞机APU排气设备不能完全将尾气收纳时，调整气流喷射宽度或高度方向上的边界安全预留值，执行步骤二和步骤三，直至飞机APU排气设备能完全将尾气收纳；步骤五、风机选型：利用排气口温度传感器（8）实时采集飞机APU排气口外3m位置处温度，实验室环境温度传感器（9）实时采集实验室内环境温度；逐渐增加风机（4）的频率，实验室内排气口温度传感器（8）所在位置处温度值先增大后减小，实验室内排气口温度传感器（8）所在位置处与实验室内实验室环境温度传感器（9）所在位置处温度值相同，且实验室内实验室环境压力传感器（10）所在位置处压力满足微正压指标，停止调节风机（4）的频率，选定满足需求的风机类型；步骤六、确定喷淋降温用水质量流量：根据公式，确定喷淋降温用水质量流量，其中，为初始调整管道内气流的质量流量，为初始调整管道内气流的平均比热容，为初始调整管道内气流的温度，为尾气排放安全设定温度，为喷淋降温用水蒸发百分比，β为用水量安全系数，为水的比热容，△T为喷淋降温用水从初始温度变为水蒸气的温度变化量，△Q为水的比汽化潜热；步骤七、确定喷淋降温机构的数量：根据初始调整管道长度确定喷淋降温机构的数量，多个喷淋降温机构的数量均匀布设在初始调整管道（1）上，根据喷淋降温用水质量流量确定每个喷淋环管（5-1）上喷水孔的数量，使多个喷淋降温机构的喷水质量流量满足要求。

全文数据：

权利要求：

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