專利名稱：一種飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)艙固定式滅火系統(tǒng)性能優(yōu)化方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于航空技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)艙固定式滅火系統(tǒng)性能優(yōu)化方法。
背景技術(shù)：
目前，飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)艙固定式滅火系統(tǒng)沒有公開完整的系統(tǒng)性能優(yōu)化方法。傳統(tǒng)的 飛機(jī)固定式滅火系統(tǒng)計(jì)算僅包括滅火劑量計(jì)算，無法計(jì)算系統(tǒng)的性能，而且均采用保守劑 量設(shè)計(jì)，系統(tǒng)重量代價(jià)、制造成本較高。完整滅火系統(tǒng)的性能只能采用全模臺(tái)滅火劑濃度測 量試驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證，造成系統(tǒng)性能難以優(yōu)化，系統(tǒng)研制周期長，研制成本高。國內(nèi)外消防行業(yè)規(guī)范(如GB50163-92，IS0/DIS7075/1)提供了滅火系統(tǒng)管網(wǎng)設(shè)計(jì) 計(jì)算方法，但這些計(jì)算方法僅涉及管路直徑的設(shè)計(jì)計(jì)算，不能計(jì)算準(zhǔn)確的滅火劑流量，也無 法進(jìn)行滅火區(qū)域的滅火劑濃度場評(píng)估。為了計(jì)算飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)艙固定式滅火系統(tǒng)的全系統(tǒng)性 能，需要得到更加準(zhǔn)確的滅火系統(tǒng)噴射流量，并且能夠?qū)缁饏^(qū)域內(nèi)的滅火劑濃度場進(jìn)行 仿真分析以達(dá)到最終評(píng)估全系統(tǒng)性能的目的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種完整的飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)艙固定式滅火系統(tǒng)的性能計(jì)算方法。 本發(fā)明的解決方案是，其優(yōu)化步驟是，(一)優(yōu)化管路步驟a，根據(jù)飛機(jī)滅火系統(tǒng)方案，設(shè)定固定式滅火系統(tǒng)管網(wǎng)結(jié)構(gòu)、目標(biāo)流量參數(shù)；步驟b，在固定式滅火系統(tǒng)每個(gè)分支處設(shè)1個(gè)節(jié)點(diǎn)，按照節(jié)點(diǎn)劃分為多個(gè)管段，劃 分后長度超過3米的管段增加節(jié)點(diǎn)，再將該管段進(jìn)一步劃分；步驟c，以系統(tǒng)設(shè)計(jì)流量為設(shè)計(jì)目標(biāo)，以系統(tǒng)管徑為設(shè)計(jì)變量，采用GB50163-92中 的設(shè)計(jì)計(jì)算方法對(duì)固定式滅火系統(tǒng)的流量、壓力、滅火劑密度、管徑進(jìn)行計(jì)算；步驟d，根據(jù)步驟c的計(jì)算結(jié)果判斷管徑計(jì)算是否滿足流量設(shè)計(jì)目標(biāo)，若不滿足， 調(diào)整系統(tǒng)管徑，重復(fù)步驟c ；若滿足流量設(shè)計(jì)目標(biāo)，進(jìn)入下一步驟；步驟e，根據(jù)步驟d管徑計(jì)算結(jié)果，以系統(tǒng)流量為計(jì)算變量，校準(zhǔn)管路系統(tǒng)流量；步驟f，輸出滅火系統(tǒng)管網(wǎng)計(jì)算管徑、流量、壓力計(jì)算結(jié)果，作為系統(tǒng)設(shè)計(jì)和仿真分 析的輸入；(二)仿真分析步驟a，建立發(fā)動(dòng)機(jī)艙的網(wǎng)格模型；步驟b，以滅火系統(tǒng)管網(wǎng)輸出的流量、壓力作為設(shè)計(jì)輸入建立分析模型；步驟C，將步驟a和步驟b輸入流體動(dòng)力學(xué)計(jì)算軟件中，進(jìn)行計(jì)算，得到滅火劑濃度 場、滅火區(qū)域內(nèi)氣流流場、滅火區(qū)域溫度場、滅火區(qū)域壓力場。本發(fā)明具有的優(yōu)點(diǎn)效果該固定式滅火系統(tǒng)性能優(yōu)化方法能夠完整仿真優(yōu)化出各種機(jī)型的發(fā)動(dòng)機(jī)艙內(nèi)滅 火系統(tǒng)的性能及部件參數(shù)，包括滅火系統(tǒng)中涉及的滅火劑量的選擇、滅火管路管徑的優(yōu)化確定、滅火管路內(nèi)滅火劑的流量及壓力、滅火噴嘴處的壓力及流量、發(fā)動(dòng)機(jī)艙內(nèi)滅火劑濃度 場的分布情況、滅火劑濃度的持續(xù)時(shí)間等，可以對(duì)各種飛機(jī)機(jī)型的發(fā)動(dòng)機(jī)艙內(nèi)的固定式滅 火系統(tǒng)的研制提供理論支持，避免系統(tǒng)詳細(xì)方案階段出現(xiàn)返工，從而縮短系統(tǒng)研制周期，降 低風(fēng)險(xiǎn)，提高效率，降低系統(tǒng)研制成本。


圖1是本發(fā)明發(fā)動(dòng)機(jī)艙滅火系統(tǒng)性能優(yōu)化流程圖；圖2是本發(fā)明發(fā)動(dòng)機(jī)艙滅火系統(tǒng)構(gòu)型圖。
具體實(shí)施例方式(一)優(yōu)化管路步驟a，根據(jù)飛機(jī)滅火系統(tǒng)方案，設(shè)定固定式滅火系統(tǒng)管網(wǎng)結(jié)構(gòu)、目標(biāo)流量參數(shù)；步驟b，在固定式滅火系統(tǒng)每個(gè)分支處設(shè)1個(gè)節(jié)點(diǎn)，按照節(jié)點(diǎn)劃分為多個(gè)管段，劃 分后長度超過3米的管段增加節(jié)點(diǎn)，再將該管段進(jìn)一步劃分；步驟c，以系統(tǒng)設(shè)計(jì)流量為設(shè)計(jì)目標(biāo)，以系統(tǒng)管徑為設(shè)計(jì)變量，采用GB50163-92中 的設(shè)計(jì)計(jì)算方法對(duì)固定式滅火系統(tǒng)的流量、壓力、滅火劑密度、管徑進(jìn)行計(jì)算；步驟d，根據(jù)步驟c的計(jì)算結(jié)果判斷管徑計(jì)算是否滿足流量設(shè)計(jì)目標(biāo)，若不滿足， 調(diào)整系統(tǒng)管徑，重復(fù)步驟c ；若滿足流量設(shè)計(jì)目標(biāo)，進(jìn)入下一步驟；步驟e，根據(jù)步驟d管徑計(jì)算結(jié)果，以系統(tǒng)流量為計(jì)算變量，校準(zhǔn)管路系統(tǒng)流量；步驟f，輸出滅火系統(tǒng)管網(wǎng)計(jì)算管徑、流量、壓力計(jì)算結(jié)果，作為系統(tǒng)設(shè)計(jì)和仿真分 析的輸入；( 二)仿真分析步驟a，建立發(fā)動(dòng)機(jī)艙的網(wǎng)格模型；步驟b，以滅火系統(tǒng)管網(wǎng)輸出的流量、壓力作為設(shè)計(jì)輸入建立分析模型；步驟c，將步驟a和步驟b輸入流體動(dòng)力學(xué)計(jì)算軟件中，進(jìn)行計(jì)算，得到滅火劑濃度 場、滅火區(qū)域內(nèi)氣流流場、滅火區(qū)域溫度場、滅火區(qū)域壓力場。實(shí)施例對(duì)于某型飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)艙滅火系統(tǒng)進(jìn)行性能優(yōu)化，實(shí)施步驟如下a、根據(jù)系統(tǒng)管路布置情況，給出系統(tǒng)構(gòu)型圖，見圖2所示，圖中包括滅火瓶1，單向 活門2，滅火管路3，滅火噴嘴4 ；確定系統(tǒng)目標(biāo)流量、滅火瓶充填狀態(tài)等設(shè)計(jì)參數(shù)；b、設(shè)置6個(gè)節(jié)點(diǎn)(見圖2，節(jié)點(diǎn)1 節(jié)點(diǎn)6)劃分管路3，將管網(wǎng)劃分為5個(gè)管段；C、按GB50163-92逐段計(jì)算管網(wǎng)壓力、流量、滅火劑密度，初步確定各管段管徑；d、判斷上一步計(jì)算的管徑是否滿足GB50163-92的計(jì)算要求；e、若計(jì)算的管徑不滿足計(jì)算要求，重新設(shè)計(jì)管路；f、若計(jì)算的管徑滿足計(jì)算要求，進(jìn)行流量校準(zhǔn)計(jì)算；g、根據(jù)步驟c確定的系統(tǒng)管路各管段直徑，以滅火劑流量作為計(jì)算變量，進(jìn)行流 量校準(zhǔn)計(jì)算；h、輸出滅火系統(tǒng)各管段管徑、流量、壓力作為系統(tǒng)設(shè)計(jì)依據(jù)以及滅火劑濃度場仿 真分析輸入；
i、本實(shí)施例中采用商業(yè)軟件Gambit及Fluent作為網(wǎng)格劃分和仿真分析工具。首 先通過Gambit建立滅火區(qū)域網(wǎng)格模型，輸入到Fluent中，啟動(dòng)離散項(xiàng)模型，根據(jù)管路計(jì)算 確定的噴嘴流量、壓力設(shè)置滅火劑噴嘴。設(shè)置介質(zhì)屬性、邊界條件、湍流模型等，啟動(dòng)解算器 進(jìn)行滅火劑噴射非穩(wěn)態(tài)過程計(jì)算；j、檢查計(jì)算結(jié)果，分析滅火劑噴射后滅火區(qū)域內(nèi)滅火劑濃度場、氣流流場、壓力 場、溫度場的變化情況。
權(quán)利要求
1. 一種飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)艙固定式滅火系統(tǒng)的性能優(yōu)化方法，其優(yōu)化步驟是，(一)優(yōu)化管路步驟a，根據(jù)飛機(jī)滅火系統(tǒng)方案，設(shè)定固定式滅火系統(tǒng)管網(wǎng)結(jié)構(gòu)、目標(biāo)流量參數(shù)； 步驟b，在固定式滅火系統(tǒng)每個(gè)分支處設(shè)1個(gè)節(jié)點(diǎn)，按照節(jié)點(diǎn)劃分為多個(gè)管段，劃分后 長度超過3米的管段增加節(jié)點(diǎn)，再將該管段進(jìn)一步劃分；步驟c，以系統(tǒng)設(shè)計(jì)流量為設(shè)計(jì)目標(biāo)，以系統(tǒng)管徑為設(shè)計(jì)變量，采用GB50163-92中的設(shè) 計(jì)計(jì)算方法對(duì)固定式滅火系統(tǒng)的流量、壓力、滅火劑密度、管徑進(jìn)行計(jì)算；步驟d，根據(jù)步驟c的計(jì)算結(jié)果判斷管徑計(jì)算是否滿足流量設(shè)計(jì)目標(biāo)，若不滿足，調(diào)整 系統(tǒng)管徑，重復(fù)步驟c ；若滿足流量設(shè)計(jì)目標(biāo)，進(jìn)入下一步驟；步驟e，根據(jù)步驟d管徑計(jì)算結(jié)果，以系統(tǒng)流量為計(jì)算變量，校準(zhǔn)管路系統(tǒng)流量； 步驟f，輸出滅火系統(tǒng)管網(wǎng)計(jì)算管徑、流量、壓力計(jì)算結(jié)果，作為系統(tǒng)設(shè)計(jì)和仿真分析的 輸入；(二)仿真分析步驟a，建立發(fā)動(dòng)機(jī)艙的網(wǎng)格模型；步驟b，以滅火系統(tǒng)管網(wǎng)輸出的流量、壓力作為設(shè)計(jì)輸入建立分析模型； 步驟c，將步驟a和步驟b輸入流體動(dòng)力學(xué)計(jì)算軟件中，進(jìn)行計(jì)算，得到滅火劑濃度場、 滅火區(qū)域內(nèi)氣流流場、滅火區(qū)域溫度場、滅火區(qū)域壓力場。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)艙固定式滅火系統(tǒng)的性能優(yōu)化方法。其優(yōu)化步驟包括管路優(yōu)化和仿真分析。該固定式滅火系統(tǒng)性能優(yōu)化方法能夠完整仿真優(yōu)化出各種機(jī)型的發(fā)動(dòng)機(jī)艙內(nèi)滅火系統(tǒng)的性能及部件參數(shù)，包括滅火系統(tǒng)中涉及的滅火劑量的選擇、滅火管路管徑的優(yōu)化確定、滅火管路內(nèi)滅火劑的流量及壓力、滅火噴嘴處的壓力及流量、發(fā)動(dòng)機(jī)艙內(nèi)滅火劑濃度場的分布情況、滅火劑濃度的持續(xù)時(shí)間等，可以對(duì)各種飛機(jī)機(jī)型的發(fā)動(dòng)機(jī)艙內(nèi)的固定式滅火系統(tǒng)的研制提供理論支持，避免系統(tǒng)詳細(xì)方案階段出現(xiàn)返工，從而縮短系統(tǒng)研制周期，降低風(fēng)險(xiǎn)，提高效率，降低系統(tǒng)研制成本。
文檔編號(hào)A62C3/08GK102068776SQ201110037670
公開日2011年5月25日 申請日期2011年2月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月15日
發(fā)明者孟曼利, 張金明, 梁文劍, 閆偉偉 申請人:中國航空工業(yè)集團(tuán)公司西安飛機(jī)設(shè)計(jì)研究所