[發明專利]一種航空發動機燃油霧化特性的仿真方法及系統

有效

• 申請號: 202010944300.0
• 申請日: 2020-09-10
• 公開（公告）號: CN112069689B
• 公開（公告）日: 2022-02-08
• 發明（設計）人: 陳福振;嚴紅
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F30/17;G06F111/10;G06F113/08
• 代理公司: 北京方圓嘉禾知識產權代理有限公司 11385
• 代理人: 王月松

1.一種航空發動機燃油霧化特性的仿真方法，其特征在于，所述仿真方法包括如下步驟：

建立壓力旋流霧化噴嘴結構的粒子模型；所述粒子模型包括I個粒子；

建立描述壓力旋流霧化噴嘴霧化過程中燃油和氣體的氣液兩相流物理模型；

所述建立描述壓力旋流霧化噴嘴霧化過程中燃油和氣體的氣液兩相流物理模型，具體包括：建立描述壓力旋流霧化噴嘴霧化過程中燃油和氣體的氣液兩相流物理模型為：

其中，ρ_i表示第i個粒子的密度，v_i表示第i個粒子的速度，P_i為第i個粒子的壓力，μ_i為第i個粒子的動力粘度，D表示變形張量，g為重力加速度，F_is為第i個粒子的表面張力的單元體積力，f_i^bp為第i個粒子的壁面處邊界力；x_i表示第i個粒子的位置；

對所述氣液兩相流物理模型進行離散化，獲得離散方程組；

所述對所述氣液兩相流物理模型進行離散化，獲得離散方程組，具體包括：對所述氣液兩相流物理模型進行離散化，獲得離散方程組為：

其中，m_i表示第i個粒子的質量，V_i和V_j分別表示第i個粒子和第j個粒子的體積；表示第i個粒子與第j個粒子的均值壓力，ρ_i和ρ_j分別表示第i個粒子和第j個粒子的密度，P_i和P_j分別表示第i個粒子和第j個粒子的壓力；表示W_ij為第i個粒子和第j個粒子之間的核函數的數值，W_ij＝W(x_j-x_i,h_i)，W(·)為核函數，h_i為第i個粒子的光滑長度；μ_i和μ_j分別表示第i個粒子和第j個粒子的動力粘度，x_i和x_j分別表示第i個粒子和第j個粒子的位置；r_ij為第i個粒子和第j個粒子之間的位移；v_ij為第i個粒子和第j個粒子之間的速度差矢量v_ij＝v_i-v_j，v_i和v_j分別表示第i個粒子和第j個粒子的速度，F_is為第i個粒子的表面張力的單元體積力，f_i^bp為第i個粒子的壁面處邊界力，g為重力加速度；

根據上一個仿真周期的每個粒子的密度和速度，計算當前仿真周期的時間步長；

根據上一個仿真周期的每個粒子的密度、速度和位置，計算當前仿真周期的每個粒子的表面張力的單元體積力和壁面處邊界力；

根據當前仿真周期的每個粒子的表面張力的單元體積力和壁面處邊界力，利用離散方程組，計算每個粒子的密度、速度和位置的單位時間變化量；

根據每個粒子的密度、速度和位置的單位時間變化量和當前仿真周期的時間步長，更新每個粒子的密度、速度和位置，返回步驟“根據上一個仿真周期的每個粒子的密度和速度，計算當前仿真周期的時間步長”，等待進行下一個仿真周期的仿真。

2.根據權利要求1所述的航空發動機燃油霧化特性的仿真方法，其特征在于，所述建立壓力旋流霧化噴嘴結構的粒子模型，具體包括：

采用三維制圖軟件建立壓力旋流霧化噴嘴結構的幾何模型；

利用Hypermesh軟件對所述幾何模型進行網絡劃分，獲得網格劃分后的幾何模型；

對所述網格劃分后的幾何模型進行網格到粒子的轉化處理，獲得壓力旋流霧化噴嘴結構的粒子模型。