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燃油箱起火爆炸是造成飞机失事的主要原因之一,机载制氮方式(OBIGGS, on-board inert gas generation system)由于其经济高效等优势,目前已广泛应用于飞机油箱安全防护系统中,随着飞机燃油系统安全性的发展需要,针对现行制氮惰化方式所存在的不足,航空发达国家提出了新型燃油箱耗氧型惰化系统(GOBIGGS,green on-board inert gas generation system),并对其开展了预先研究,结果表明:GOBIGGS系统相对于OBIGGS在惰化效率上有着极大优势,并有望成为未来的发展方向。
本文紧密结合惰化技术未来发展的方向,针对 GOBIGGS 系统运行性能开展了预先研究,并在单舱和多舱条件下,就GOBIGGS和OBIGGS的惰化效果进行了模拟和比较,主要工作与创新性成果如下:
1. 分别建立了单舱和多隔仓油箱的三维模型,利用FLUENT商用软件进行了仿真模拟,获取了OBIGGS工作环境下单舱和多隔仓油箱气相空间氧体积分数的变化规律,并通过与实验结果比较,验证了所建模型的正确性。
2. 设计了GOBIGGS工作流程,分别建立了其在单舱和多隔仓油箱气相空间的气体流动模型,编写了反映该流动规律的UDF原代码,结合FLUENT商用软件,模拟计算了GOBIGGS工作环境下单舱和多隔仓油箱气相空间氧体积分数的变化规律,并与OBIGGS进行了比较。结果表明:GOBIGGS使单舱油箱气相空间氧体积分数达到极限氧浓度(LOC,Limitation Oxygen Concentration)所需时间远小于 OBIGGS;对于多隔仓油箱,由于 GOBIGGS 初始时段入口氧气体积分数较高,使得3#、4#油箱隔舱达到LOC时间大于OBIGGS,但5#、6#油箱达到LOC时间则小于OBIGGS。
3.借助仿真计算手段,研究了不同通气方式对 GOBIGGS 气相空间氧体积分数变化规律影响。结果显示:出气口分布不均,导致气流死角存在,造成油箱内氧浓度分布不均,产生局部可燃区域。
4.引入飞行包线,研究了在整个飞行包线下,GOBIGGS油箱气相空间氧体积分数变化规律。结果显示:在整个飞行包线下,油箱各个隔舱压力分布均匀,它表明了GOBIGGS具有较好的实际应用价值。
本文研究结果可以为国内耗氧型惰化系统研究提供有益参考。
本文紧密结合惰化技术未来发展的方向,针对 GOBIGGS 系统运行性能开展了预先研究,并在单舱和多舱条件下,就GOBIGGS和OBIGGS的惰化效果进行了模拟和比较,主要工作与创新性成果如下:
1. 分别建立了单舱和多隔仓油箱的三维模型,利用FLUENT商用软件进行了仿真模拟,获取了OBIGGS工作环境下单舱和多隔仓油箱气相空间氧体积分数的变化规律,并通过与实验结果比较,验证了所建模型的正确性。
2. 设计了GOBIGGS工作流程,分别建立了其在单舱和多隔仓油箱气相空间的气体流动模型,编写了反映该流动规律的UDF原代码,结合FLUENT商用软件,模拟计算了GOBIGGS工作环境下单舱和多隔仓油箱气相空间氧体积分数的变化规律,并与OBIGGS进行了比较。结果表明:GOBIGGS使单舱油箱气相空间氧体积分数达到极限氧浓度(LOC,Limitation Oxygen Concentration)所需时间远小于 OBIGGS;对于多隔仓油箱,由于 GOBIGGS 初始时段入口氧气体积分数较高,使得3#、4#油箱隔舱达到LOC时间大于OBIGGS,但5#、6#油箱达到LOC时间则小于OBIGGS。
3.借助仿真计算手段,研究了不同通气方式对 GOBIGGS 气相空间氧体积分数变化规律影响。结果显示:出气口分布不均,导致气流死角存在,造成油箱内氧浓度分布不均,产生局部可燃区域。
4.引入飞行包线,研究了在整个飞行包线下,GOBIGGS油箱气相空间氧体积分数变化规律。结果显示:在整个飞行包线下,油箱各个隔舱压力分布均匀,它表明了GOBIGGS具有较好的实际应用价值。
本文研究结果可以为国内耗氧型惰化系统研究提供有益参考。