基于FLOWMASTER软件的民用飞机空调制冷系统仿真
基于Flowmaster的飞机引气系统仿真计算
基于Flowmaster的飞机引气系统仿真计算发表时间：2019-07-29T13:33:44.407Z 来源：《基层建设》2019年第14期作者：王川[导读] 摘要：以某型飞机引气系统为研究对象，重点考察了系统中各主要元件的运行情况及节点的压力、温度等关键参数的变化规律。
珠海通用航空研发制造基地广东珠海 519040摘要：以某型飞机引气系统为研究对象，重点考察了系统中各主要元件的运行情况及节点的压力、温度等关键参数的变化规律。
基于一维流体仿真技术建立了引气系统计算模型。
模拟了飞机引气系统在巡航工况下的运行状态，仿真结果表明，系统及各主要元件均满足设计与控制要求。
可为飞机引气系统的优化设计提供一定的理论参考。
关键词：引气系统；空气导管；系统仿真；Flowmaster引言空气导管系统是飞机环境控制系统的重要组成部件，导管内空气温度、压力和流量变化较大。
并穿过机翼、发动机吊挂、机身等多个区域。
其中引气系统作为各用气系统的供气源。
可保证飞机在各种飞行条件下，制冷包(ECS)、短舱防冰、机翼防冰等用气系统正常工作[1-2]。
因此高效可靠地建立导管系统的模型，并研究其中的温度、流速和压力特性，使得管道系统中的各个部件及各个节点处均满足设计要求，是现阶段研究的焦点[2-3]。
同时，在导管设计的早期阶段，运用该软件可以减少导管试验时的误差，节约试验成本，缩短设计周期[3]。
1、引气系统简介引气系统作为空气导管系统的一部分，其作用是保证飞机在各种飞行条件下。
为用气系统提供空气源，从而满足各用气系统正常工作的要求。
引气系统能否正常工作。
直接影响到其他系统的工作状态．并最终影响到空气导管系统的整体性能[4]。
引气系统从四台发动机的压气机引气口引出高压、高温空气，通过压力调节/关断活门和限流文氏管调压限流，汇合流入机翼前缘的引气总管。
压力调节/关断活门将发动机引气压力限制在一个相对稳定的范围内，限流文氏管实现对每台发动机的引气限流。
基于Flowmaster的车辆空调系统数值模拟
（ Ｓ ｃ ｈ ｏ ｏ ｌ ｏ ｆ Ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｉ ｒ ｃ Ｐ ｏ ｗ ｅ ｒ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｉ ｒ ｎ ｇ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ Ｍｉ ｎ ｉ ｎ ｇ ａ ｎ ｄ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ， Ｘ ｕ ｚ ｈ ｏ ｕ Ｊ ｉ ａ ｎ ｇ ｓ ｕ ２ ２ １ １ １ ６ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
没有对 应制冷系数的最大值。通过动态分析可 以发现 ：压缩机 的排 气压力和 冷凝温度会 随着压缩机转 速 的降低 而显著 下降 ．空调 系统 的制冷系数也会 由于压缩机吸气压力和蒸发温度 的升 高而改善 。
关键 词 ：汽车空调 ；Ｆ ｌ ｏ ｗ ｍ ａ ｓ ｔ ｅ ｒ 软件 ；数值模 拟 ；稳态 特性 ；动态特性
摘要 ：随着汽车越来越普及 ，人们对汽车舒适性 的期望值不断提高 。汽车空调 系统决定 了汽车内空气的质量 、温度 、湿度 等 ， 其性 能对舒 适性有直接的影响 。利用一维流体系统模拟仿真软件 Ｆ ｌ ｏ ｗ ｍ ａ ｓ ｔ ｅ ｒ 分别对 汽车空调系统的稳态 、动态特性进 行仿真分 析。 结果 表明 ：随着制冷剂充注量的增加 ，制冷量和制冷系数呈现 先增后减 的趋势 ，这期 间均会 出现 一个峰值 ．但是 ，最 大制冷 量并
中 图分 类 号 ：Ｕ ４ ６ ３ ． ８ ５ ＋ １ 文 献 标 志 码 ：Ａ 文章 编 号 ：１ ６ ７ ４ — １ ９ ８ ６（ ２ ０ １ ７ ）１ ｌ 一 ０ １ ８ — ０ ４
Ｎｕ ｍｅ ｒ ｉ ｃ ａ ｌ Ｓ ｉ ｍ ｕｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ Ｖｅ ｈ ｉ ｃ ｌ ｅ Ａｉ ｒ Ｃｏ ｎｄ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ｉ ｎｇ Ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ Ｂａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ Ｆｌ ｏ ｗｍ ａ ｓ ｔ ｅ ｒ
基于FLOWMASTER的机翼防冰系统管路设计分析
基于FLOWMASTER的机翼防冰系统管路设计分析作者：乐光来源：《科技风》2017年第15期摘要：以某型飞机机翼防冰系统为研究对象，基于Flowmaster软件建立管路仿真模型，对不同工况下防冰系统管路的引气流量、笛形管射流孔出口流速、温度与压力分布进行分析，并在此基础上提出防冰系统管路的优化方案。
分析结果表明：机翼防冰系统不同缝翼段内直径不同的笛形管可通过设置不同的射流孔孔径以优化防冰系统管路。
关键词：机翼防冰；热气防冰；管路设计飞机在大气中飞行时，在一定的气象条件下其表面会积聚冰层，如果飞机升力表面结冰时，会带来翼型阻力增加、临界攻角减小、升阻比下降等不利影响，使得飞机的操纵性和稳定品质恶化。
为保证飞机飞行的安全性，在飞机研制时必须对作为主要升力部件的机翼采取防冰措施[1]。
目前航线飞行的客机机翼防冰系统有热气防冰和电热防冰两种[2]。
电热防冰是波音787为发展电动构架设计理念而采用的方案，其将加热片嵌入在多层复合材料结构的机翼前缘蒙皮内部，电加热片的热量通过导热对蒙皮外表面加热以达到防冰效果。
电热防冰系统淘汰了发动机引气及相关的气源系统，具有重量减轻、效率提高、代偿损失减小、油耗和维修成本降低等优点，是一种先进的防除冰系统。
热气防冰是最主要的机翼防冰方式，其利用发动机引出的热空气作为热源对飞机结冰防护表面进行连续加热，以避免结冰现象的发生，其使用维护简单、工作可靠，但热量利用率较低且管路系统增加了飞机重量。
考虑到波音787电热防冰技术受到严格的专利保护，加之目前我国飞机研制的实际状况，机翼防冰仍采用技术更为成熟的热气防冰。
1 机翼防冰系统管路仿真模型对于翼吊发动机布局的飞机，机翼热气防冰系统将从发动机某一级引出的部分高温高压气体送入机翼前缘防冰腔内，并通过机翼防冰活门调节热气流量，使机翼防护表面温度高于结冰温度。
笛形管是防冰系统最重要的组成部分，也是实现防冰效果的重要部件，其用于将引入热气喷射到前缘缝翼蒙皮上达到防冰目的[3]。
飞机空气循环制冷系统控制仿真简析
飞机空气循环制冷系统控制仿真简析作者：史素清，路高社，梁双，周月玲来源：《科技传播》 2018年第4期摘要飞机空气循环制冷系统既可以为飞行员和空乘人员提供相对舒适的座舱环境，也可以在为电子设备提供冷源的基础上，为设备的优良工作温湿度环境提供保障。
计算机仿真分析是对飞机在空中飞行状态进行模拟的有效方式。
文章主要从飞机空气循环制冷系统原理入手，对空气循环制冷系统的控制仿真重点关注问题进行了探究。
关键词空气循环制冷系统；仿真分析；故障仿真；PID 算法；PID 调节参数中图分类号 TP3 文献标识码 A 文章编号 1674-6708（2018）205-0117-02在各种飞行环境下为飞行员、旅客和空勤人员的生活环境提供保障，是飞机环境控制的主要目标。
从制冷机理的角度来看，飞机环境控制系统主要由空气循环制冷系统和蒸发循环制冷系统组成。
空气循环制冷系统是较为常用的飞机环境控制方式。
系统重量轻、附件数量少、维护成本低是这一系统的主要特点。
传统PID 与专家系统、模糊控制和神经网络控制技术之间的融合，可以有效促进空气循环制冷的控制品质的提升。
随着计算机技术的发展，飞机空气循环系统会表现出朝着综合数据交换和综合控制方面发展的特点。
1 飞机空气循环制冷系统工作原理来自发动机压气机的高温高压空气经压力调节安全阀与流量控制活门后，进入制冷组件的初级换热器，在初级换热器里与冲压空气进行热交换，被冷却的气体从初级换热器出来进入制冷组件中的压缩机，被压缩成高温高压的气体流入次级换热器再次由冲压空气冷却，然后通过高压水分离器、回热器、冷凝器与涡轮，气体在涡轮中膨胀后降温，降温的冷气与来自热路区域温控活门的热空气经温控系统监控处理后按一定比例混合，最终以适宜的温度供入座舱[1]。
2 飞机空气循环制冷系统主要部件建模与仿真要求2.1 空气循环机在建模时，由于三轮空气循环机中涡轮、压气机与风扇动态响应时间很短，其滞后对系统影响较小，在工程计算中可以忽略，因此，采用其稳态特性建立数学模型即可。
空调制冷系统的仿真和优化初探
空调制冷系统的仿真和优化初探作者：李根正来源：《科技视界》2014年第18期【摘要】传统的空调设计方法大多采用样机的试制来进行，为了设计出满足性能要求的空调制冷系统，需要投入大量的人力和物力。
而仿真软件的发展使得空调制冷系统的仿真成为可能，设计员通过仿真可以在产品生产之前及时发现问题，及时调整和优化设计，从而降低空调生产的人力、物力等成本。
本研究综述了空调制冷方面的内容。
【关键词】空调制冷系统；仿真；优化随着经济的快速发展，微电子和计算机技术发展迅速，很多微电子和计算机软件被应用到空调制冷系统的模拟和优化中。
目前全球的制冷行业面临的共同问题是CFC的替代以及制冷设计方法的更新，这就使得许多国家在制冷系统方面的研究转向系统的仿真模拟、设计的优化等领域。
空调是人们生活中使用比较广泛的设备，给人们的生活带来了很多方便，所以说对空调的研究是非常必要的，也是具有重大意义的。
1 国内外的研究进展空调是人们生活中非常常见的，给人们的生活创造了非常舒适的环境，并且空调在很多国家都得到了比较广泛地应用。
特别是在科技发达的今天，空调制作技术已经是一个非常成熟的技术，各个国家的空调技术发展都比较快。
而对于空调制冷系统的研究更多，技术工作者通过对制冷系统的研究，并且依据科学的分析数据建立了数学模型，而且运用计算机模拟仿真、最优化技术来进行制冷系统性能测定，逐渐地提高制冷系统的性能。
很多国家都比较重视空调制冷系统的研究，特别是挪威，已经将空调制冷系统的研究作为一个重要的研究课题，而且还有很多国家，比如德国、日本、丹麦、美国等，都加大对制冷系统的研究，可以说空调制冷系统的研究研究进入了新时期。
2 空调制冷系统简介空调的制冷系统有以下部分组成，它包含了压缩机、冷凝器、蒸发器、膨胀阀等部分，同时还包含了一些辅助制冷系统。
每一个部分都发挥着比较关键的作用，比如说压缩机的作用主要是将蒸发器中的制冷剂吸入，然后再排入到冷凝中，起到了制冷剂的输送作用；冷凝器的作用主要是将制冷剂冷凝成液体。
应用Flownex软件的空调系统快速设计与选型
文章来源：安世亚太官方订阅号（搜索：peraglobal）1.背景空调系统普遍应用于工厂、住宅、商场、办公场所、汽车等领域。
在空调设计过程中，包含了压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器的热力计算过程以及各部件之间的相互影响，尤其是蒸发器和冷凝器中的换热计算是非常繁琐的过程，需要进行多次迭代。
一维热流系统设计仿真软件Flownex能够很好的帮助设计者快速对空调系统的各部件进行选型，同时，能够仿真蒸发器热负荷变化时系统的响应，从而帮助设计者优化空调系统的控制策略，提高空调系统的运行效率。
2.制冷系统设计工况确定根据运行条件，选择合适的制冷剂、冷凝温度、蒸发温度、过冷度和过热度。
然后根据选择的参数，对空调系统关键点进行热力计算。
2.1. 冷凝温度为了保证冷凝效果，一般取冷凝温度为环境温度（考虑我国的气候因素，43℃能够满足绝大部分地区的使用要求）+（保证冷凝效果），当冷凝器另一侧选用水时，我们选用冷凝温度为：Tk=Tw+7=50℃2.2. 蒸发温度蒸发器的蒸发温度应该综合考虑使用的制冷剂的类型和蒸发器的结构类型以及车用空调的制冷温度需求。
提高蒸发温度可以改善空调的经济性，使空调的单个制冷循环的制冷量得到提升，空调的制冷系数也得到提升，但是蒸发温度越高，蒸发器与空气的传热温差越小，这就需要加大蒸发器的尺寸才能达到制冷量的需求。
另外，当蒸发器表面的温度低于0℃时就会造成蒸发器的表面结霜使空气不能流经蒸发器的表面。
此外，为了保证空调的舒适性，空调风的温差应控制在8℃至10℃之间。
将蒸发温度选取为0℃。
2.3. 过冷度在制冷系统中考虑到管道内部的摩擦影响和静压变化影响，应该有适当的过冷度才能保证到达节流装置的制冷剂是液态制冷剂。
一般选取比当前压力下的冷凝温度低3℃至5℃的温度作为冷凝器出口的过冷度。
到达节流装置的总过冷度达到5℃至8℃。
2.4. 过热度蒸发器的过热度如果太小就无法保证制冷剂在蒸发器中的完全蒸发，并且会造成压缩机的液击；而过热度太大又会造成蒸发器蒸发能力的浪费。
基于flowmaster的相变空冷器元件开发及应用
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气发生相变而放出的热量％ 在基于Flowmaster的冷却系统仿真建模中，空
冷器通常采用四接口换热元件进行模拟，可通过仿 真计算，得到其水侧和气侧的出口温度％但Flow master 自带的换热元件无法考虑空气相变潜热，其 换热量均按显热进行处理。在高温、高湿环境条件 下，大量相变潜热按显热处理，使得气侧出口温度 计算值远低于实际值。本文以Flowmaster换热元件 为基础，通过引入相变计算，实现可考虑相变潜热 的空冷器元件开发，提高气侧出口温度计算结果的 准确性，减小因相变带来的仿真误差。
Development and Application of Phass Changr Air Coolrr Components Baser on Flowmaster
Cao Yingjia# Zhang Xueyan, Han Xiaoke, Zhao Guanhua (Shanghai Mane Diesel Engine Research Institute, Shanghai 201108 )
因此空冷器换热量通常包含显热和潜热两部分。其
中，显热是空气温度降低放出的热量，潜热则是空
收稿日期：2018-11-02；修回日期：2019-03-06 作者简介：曹应佳(1986—),工程师，主要研究方向为柴油机润滑冷却系统，caoyin/ia@ csU711. .om,
2020年1月
曹应力学理论
自然界中的空气均为湿空气，由干空气和水蒸
气组成％工程热力学中，通常采用相对湿度01和 含湿量2来表示湿空气中水蒸气的含量；用不同状 态下的箱差来计算包含相变的换热量。湿空气 热力学理论主要参数定义如下[2]:
(1) 相对湿度01：湿空气中水蒸气分压与对 应温度的饱和蒸气压之比。
基于Flowmaster软件的高速列车通风系统仿真研究
基于Flowmaster软件的高速列车通风系统仿真研究杜雅娟【摘要】in this paper, a high-speed train ventilation system analysis model is builded according to the design pa-rameters of ventilation system for CRH1. This system model is used to analyze dynamic pressure fluctuation in the ventilation system. this paper lists several optimization schemes of ventilation system, moreover, brings a new project to control tran-sient pressure fluctuation which can solve the influencing riding comfortability problem, at last, this study lays a foundation of the ventilation system for specific train.%根据CRH1型高速列车通风系统设计参数，基于一维仿真软件Flowmaster建立了高速列车通风系统分析模型。
对此系统进行一维建模并做动态压力波动分析，探讨了高速列车通风系统优化方案；解决了车外瞬态压力波动对车内人员的舒适性影响的问题；为今后对特定列车通风系统的研究奠定一定的基础。
【期刊名称】《发电技术》【年(卷),期】2016(000)001【总页数】6页(P63-68)【关键词】高速列车;通风系统;压力波;仿真;Flowmaster【作者】杜雅娟【作者单位】北京汽车动力总成有限公司，北京 101106【正文语种】中文【中图分类】U270.38+3近年来，我国高铁技术发展迅速，列车运行速度不断提高，高速列车的运行时速普遍达到200km/h以上。
Flowmaster冷却系统设计与仿真分析_薛志杰
© Flowmaster Group
DOE试验设计 DOE参数化仿真分析能力
变参数分析 Latin Square Experiment（拉丁方设
计）
Monte Carlo Experiment（蒙特卡洛）
Response Surfaces（响应面）
半实物仿真 实时仿真
© Flowmaster Group
管道配置向导
• 管道配置设置向导
• ANSI/ASME/DIN/JIS标准 • 自定义标准（CSV） • 粗糙度向导
© Flowmaster Group
输入参数查证与计算报告生成 •对 不 同 方 案 的 参 数变更，可自动追 踪 •对 于 仿 真 结 果 ， 能自动生成计算报 告 ， 并 存 贮 为 word、pdf等格式
© Flowmaster Group
软件集成
• 仿真数据的集中管理
• 捕获相关仿真数据并存贮在同一 个数据库之中
• 联合仿真
• 支持COM、 MpCCI、.NET 、 XML接口 • 与Matlab、Star-CD、Ansys Fluent、Excel 等已有完备接口
•
可开发与TDM平台的接口
• 已有代码可重复使用
Flowmaster平台概述
© Flowmaster Group
工程应用价值
• 设备/部件选型设计分析，水泵、换热器、管道、风扇等 • 水锤抑制分析 • 供水流量稳定性分析，泵切换 • 冷却系统管路热损失分析 • 部件尺寸设计计算 • 调试故障分析 • 提高工作效率和改进设计 • 项目管理
• 设计人员培养
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换热器库举例
Flowmaster实例分析
Flowmaster在汽车行业的应用Fixed Thermal Expansion Valve (TXV)工程师可以随意建立各种空调系统模型，包括最普遍的空调系统模型，比如: Variable Orifice Valve (VOV)λOrifice Tube (FOT) 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。
3.2 Accountλ发动机舱空气系统FLOWMASTER2可以对引擎盖下(underhood)的空气侧系统进行分析，包括对空气侧和冷却包详细的三维显示功能。
λfor stacked heat exchangers of different geometries 解决不同几何形状体之间的热交换。
erform quick what-if scenarios on multiple cooling pack Specify 3D boundary conditionλconfigurations对多种结构的冷却包进行快速的“what-if”想定分析。
profiles such as varying velocity and temperature More accurate analysisλOptimized design优化设计λprofiles三维显示边界条件的分布状况，例如变化的温度和流速Reduced cost -No need for expensive third partyλof cooling system更精确的冷却系统分析airside modeling tools and training.降低成本-不需要第三方的昂贵的空气侧系统仿真工具。
关于flowmaster实际应用的论文
关于flowmaster实际应用的论文FLOWMASTER2是FLOWMASTERLtd.公司开发的面向流体系统仿真的软件平台。
FLOWMASTERLtd.公司坐落于英国伦敦北郊，成立于1984年，在流体领域享有盛誉的英国国家流体力学研究协会的资助下，FMI八十余名来自世界各地的工程师经过二十年潜心研究与不断改进、完善，使得FLOWMASTER2成为当今流体流域优秀的系统仿真平台。
到目前为止，已有700多家公司购买了FLOWMASTER2，共1500多个使用许可，用户遍布世界上40个国家和地区。
FMI公司仍不断致力于一维流体系统仿真领域的研究，目前该公司不但提供领先的一维流体系统仿真软FLOWMASTER2，同时也向客户提供技术咨询合作等服务。
作为全球领先的一维热流体系统仿真软件，Flowmaster2凭借其内置的强大一维流体动力系统解算器，及面向工程、成熟、完备的流体系统仿真软件包，已经得到了航空航天、汽车、舰船、能源化工、水力泵站等工业领域越来越多的应用，其在流体输运系统、冷却润滑系统、液压动力系统、环控空调系统、污水处理系统、可压供气系统等众多领域的成功案例，赢得了各行业工程师们的赞誉。
FLOWMASTER主要应用领域：航空航天工业燃油系统、发动机热管理系统、环控系统、液压系统、供氧系统、航电冷却系统、除冰系统、推进系统等。
汽车工业热管理系统、润滑系统、发动机舱流动系统、空调系统、燃油共轨系统、进排气系统、地盘系统等。
船舶工业管路系统设计、水分配系统、冷冻水系统、装压舱系统、空调系统、发动机冷却/润滑系统、燃油系统、武器系统、消防系统、流体装载/卸载系统。
能源、化工工业冷却系统、系统水击研究、泵站系统、燃气轮机系统、燃油供给系统、二次空气系统、润滑系统等。
过程工业水/气工程系统、管网系统水击研究、泵站系统、消防系统、工厂装置起动/停机过程研究等。
利用目前世界领先的流体系统仿真工具Flowmaster2，工程师能够将更多的精力集中在系统的设计与优化分析上，技术上的日臻成熟，已经使Flowmaster2成为国内外流体管网系统设计中不可缺少的仿真平台。
利用flowmaster进行散热冷却的模拟分析报告
目录1．概述 (3)1．1 仿真目的 (3)1．2 系统概述 (3)1．3 仿真要求 (3)2．冷却系统原理 (4)3．冷却系统模型 (6)3．1 Flowmaster建模过程 (6)3．1．1 建模的原则 (6)3．1．2 复杂系统的建模 (6)3．1．3 建模、分析过程 (6)3．2 理论基础 (10)3．2．1 流动阻力方程 (10)3．2．2 质量守恒方程 (10)3．2．3 压力损失方程 (10)3．2．4 换热方程 (11)3．2．5 整体求解 (11)3．3 建模过程 (12)3．3．1 发动机本体的建模 (13)3．3．2 温度控制阀的建模 (17)3．3．3 水泵的建模 (19)3．3．4 换热器的建模 (21)3．3．5 水箱的建模 (23)3．3．6 管道、弯头、三通等部件的建模 (25)3．3．7 阀门的建模 (27)3．3．8 过滤器的建模 (28)3．3．9 边界条件的处理 (28)3．4 主要参数 (29)4．分析结果 (31)4．1 压力分布 (31)4．2 流量分布 (33)4．3 温度分布 (35)4．4 与实验结果对比 (38)4．5 需进一步展开的工作 (39)5．结论 (40)附录一常用材料的发射率 (41)附录二元件参数 (42)1．发动机水套参数 (42)2．水泵参数 (42)3．换热器参数 (43)4．阀门（含温控阀）参数 (44)5．管道参数 (44)6．损失元件参数 (45)7．边界条件参数 (45)附录二仿真结果 (46)1．冷却系统压力分布 (46)2．冷却系统温度分布 (48)3．冷却系统流量分布 (49)1．概述1．1 仿真目的针对某发动机，采用Flowmaster软件进行冷却系统的仿真计算，得出系统热负荷情况，详细分析整个冷却系统中压力、流量及温度的分布情况，从而为冷却系统的优化设计提供理论依据。
1．2 系统概述某柴油机为中型船舶用推进动力发动机，直列6缸，功率约2500kW。
基于Flowmaster的车辆空调系统数值模拟
基于Flowmaster的车辆空调系统数值模拟蒋东章;梁林;陈希;郭富男【摘要】随着汽车越来越普及,人们对汽车舒适性的期望值不断提高.汽车空调系统决定了汽车内空气的质量、温度、湿度等,其性能对舒适性有直接的影响.利用一维流体系统模拟仿真软件Flowmaster分别对汽车空调系统的稳态、动态特性进行仿真分析.结果表明:随着制冷剂充注量的增加,制冷量和制冷系数呈现先增后减的趋势,这期间均会出现一个峰值,但是,最大制冷量并没有对应制冷系数的最大值.通过动态分析可以发现:压缩机的排气压力和冷凝温度会随着压缩机转速的降低而显著下降,空调系统的制冷系数也会由于压缩机吸气压力和蒸发温度的升高而改善.【期刊名称】《汽车零部件》【年(卷),期】2017(000)011【总页数】4页(P18-21)【关键词】汽车空调;Flowmaster软件;数值模拟;稳态特性;动态特性【作者】蒋东章;梁林;陈希;郭富男【作者单位】中国矿业大学电力工程学院,江苏徐州221116;中国矿业大学电力工程学院,江苏徐州221116;中国矿业大学电力工程学院,江苏徐州221116;中国矿业大学电力工程学院,江苏徐州221116【正文语种】中文【中图分类】U463.85+1对于计算机仿真技术在空调制冷系统上的运用，可以追溯到20世纪六十年代[1]。
到了20世纪九十年代，集中参数和分布参数的研究得到了进一步的发展，并向实用型转化[2]。
R N N KOURY等[3]构建的模型中，蒸发器和冷凝器被分解成大小一样的控制单元，通过能量、动量方程、质量方程列出每个单元与时间相关联的平衡方程，对其进行计算求解。
王瑞等人[4]发现尖角波纹翅片的传热效果优于圆角波纹翅片。
陈友明等[5]着重研究空调冷水系统的流量、压力及温度分布，简化模型，不建立冷水机组的仿真模型。
全静[6]利用Flowmaster对制冷系统进行仿真建模，并分析了制冷部件中的流量、压力的分布变化情况，了解制冷系统的运行特性。
基于Flowmaster软件的飞机防冰系统导管仿真计算
工况序号
状态
高度 高度 单侧供气流量 管路温降
（m） （ft）
（kg/s）
（℃）
1
C
Cruise 3048 10000
0.368
10
3
Descent 457.2 1500
0.402
10
3.2 建立流体系统模型 模型中的元器件包括 Pipe（管道）、Bend（弯头）、Transition（渐变 管）、Butterfly valve（蝶阀）、Source（流量源和压力源）、Piccolo（笛形管）、 Controlle（r 控制器）、Gauge（显示仪表）。简化的防冰管路的几何模型如 图 1 所示。
1.引言 飞机结冰指的是飞机飞行时外表面上水分积聚冻结成冰的现象。 飞机结冰常常会给飞行安全带来极大危害。如，飞机风挡结冰会影响 驾驶员视野；测温、测压传感头结冰会导致仪表指示失真；机（尾）翼结 冰将影响气动外形，增大飞行阻力、减少升力，影响全机操纵性、稳定 性；轴流式压气机进气部件结冰能使发动机熄火等等。长期以来，飞机 的防冰、除冰技术一直是飞机系统设计的重要研究课题。 根据防冰系统所采用的能量方式的不同，可分为热气防冰系统、液 体防冰系统、电热防冰系统等，其中热气防冰系统应用最为广泛，它利 用热能加热蒙皮表面，使其表面温度高于 0℃，以达到除冰或防冰的目 的。热气防冰系统是将引气系统从飞机发动机引出的部分高温高压气 体送入机翼前缘防冰腔内，并通过机翼防冰控制阀来调剂热气流量，从 而使机翼防冰\除冰表面的温度达到一定值，以保证机翼表面不结冰。 因此，飞机机翼防冰\除冰的入口的流量和压力要求就成为衡量该防冰 系统性能的基本标准。 2.模拟计算及其在防冰系统研发中的应用 随着计算机的出现和发展，计算模拟技术应运而生，并且快速发 展。在各种各样新软件不断出现的同时，已有的软件也不断地更新换 代和升级。这些专业计算软件用于科研开发，发挥出越来越重要的作 用。可以说模拟计算已成为研发过程不可或缺的部分。 Flowmaster 软件是全球领先的一维流体管网系统计算工具，是面向 工程的完备的流体系统仿真软件包，对于各种复杂的流体管网系统，利 用 Flowmaster 快速有效地建立精确的系统模型，并进行完备的分析。 Flowmaster 具备的分析模块可以对流体系统进行稳态和瞬态分析，可以 对不可压缩流体和可压缩流体系统进行分析，也可对系统进行热传导 分析。本文以某型飞机防冰系统导管为研究对象，建立了飞机整体防 冰系统导管的仿真模型，对其传热流动进行了稳态分析。文中的模拟 计算和分析为防冰系统的整体建模和仿真提供了新的思路和方法。 3.系统建模仿真 3.1 建模仿真目的 防冰流量控制阀（WAIV）是机翼防冰管路系统中一个重要的控制 元件，通过控制该阀的开度即能实现控制防冰热空气流量的目的，本仿 真计算依靠机翼防冰控制阀（WAIV）后控压点的压力设计目标值来控 制阀的开度，以满足机翼防冰管路系统的常规设计要求。 对机翼防冰管路系统进行仿真计算的目的如下所述：（1）计算机翼 防冰系统所需热空气流量；（2）计算防冰控制阀后节点到左右机翼防冰 笛形管分支点之间的管路的温降，以验证管路的保温性能是否满足要 求；（3）检测笛形管的出口流速是否满足要求；（4）检测笛形管出口的温 度是否满足要求。 上述计算项目的指标值如表 1 所示。
民用飞机座舱制冷系统性能计算方法研究
民用飞机座舱制冷系统性能计算方法研究杨智;况薇【摘要】对民用飞机座舱制冷系统性能计算方法进行了阐述，并对座舱制冷系统性能计算方法进行了对比分析。
%This paper illuminates the performance calculation method of the refrigeration system for civil aircraft cabin. The calculation and simulation method for cabin refrigeration system is compared and analyzed.【期刊名称】《民用飞机设计与研究》【年(卷),期】2015(000)003【总页数】3页(P52-54)【关键词】性能计算;座舱制冷系统;民用飞机【作者】杨智;况薇【作者单位】上海飞机设计研究院，上海201210;上海飞机设计研究院，上海201210【正文语种】中文民用飞机座舱制冷系统性能计算方法研究Research on the Performance Calculation Method of the Cabin Refrigeration System for Civil Aircraft杨智况薇/ Yang Zhi Kuang Wei(上海飞机设计研究院，上海201210)(Shanghai Aircraft Design and Research Institute，Shanghai 201210，China)摘要:对民用飞机座舱制冷系统性能计算方法进行了阐述，并对座舱制冷系统性能计算方法进行了对比分析。
关键词:性能计算;座舱制冷系统;民用飞机中图分类号:V245.3文献标识码:A［Abstract］This paper illuminates the performance calculation method of the refrigeration system for civil aircraft cabin.The calculation and simulation method for cabin refrigeration system is compared and analyzed.［Key words］performance calculation; cabin refrigeration system; civil aircraft［基金项目］国家重点基础研究发展计划(973计划)“大型客机座舱内空气环境控制的关键科学问题”研究成果之一，项目编号: 2012CB720100。
民用飞机再循环系统流量仿真计算
民用飞机再循环系统流量仿真计算吴丹【摘要】以某型民用飞机再循环系统为研究对象,考察了从再循环系统到货舱和混合腔的流量分配.采用Flowmaster软件对再循环系统进行建模,对飞机在高空巡航和地面热天两种工况下的再循环系统流量分配进行了仿真计算.结果表明,该再循环系统的设计满足下游用户的流量需求.【期刊名称】《民用飞机设计与研究》【年(卷),期】2017(000)002【总页数】4页(P131-134)【关键词】再循环系统;流量;仿真计算【作者】吴丹【作者单位】上海飞机设计研究院,上海201210【正文语种】中文【中图分类】V216.5随着航空技术的不断发展，民用航空业的竞争日趋激烈，经济性成为航空公司衡量客机性能好坏的一项重要指标。
再循环系统是民用飞机座舱环控控制系统的重要组成部分，合理利用座舱排气可以减少发动机引气量、降低燃油代偿损失[1]，因此民航客机大多设置了再循环系统[2]。
再循环空气来自座舱排气，温度适宜，可以与来自制冷系统的新鲜空气混合，达到合适的送风温度；同时，可以给货舱通风。
本文以某型民用飞机再循环系统为研究对象，考察了再循环系统流量进入货舱和混合腔的流量是否满足设计需求。
采用flowmaster软件对再循环系统进行建模，对飞机在高空巡航和地面热天状态下的再循环系统流量分配进行了仿真计算。
典型的民用飞机再循环系统一般由再循环过滤器、再循环风扇和再循环低压管路组成。
客舱排气一部分排出机外，另一部分经过再循环过滤器过滤后，经再循环风扇抽吸进入混合腔，与来自制冷系统的新鲜空气在混合腔中混合，实现循环利用[3]。
再循环风扇下游，一部分再循环空气进入混合腔，另一部分进入货舱。
如图1所示。
通过查阅工程设计中再循环系统流量需求文件，可明确从再循环系统到混合腔和货舱的流量需求。
通过对再循环系统流量进行仿真计算，可知再循环系统的设计是否满足流量需求。
下文将对某型民用飞机再循环系统流量进行仿真计算。