[發(fā)明專利]一種無人機發(fā)動機艙熱仿真方法

在審

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• 申請日: 2021-12-21
• 公開（公告）號: CN114265331A
• 公開（公告）日: 2022-04-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李高鵬
• 申請（專利權(quán)）人: 重慶交通大學(xué);重慶交通大學(xué)綠色航空技術(shù)研究院
• 主分類號: G05B17/02
• 分類號: G05B17/02
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 51214
• 代理人: 陽佑虹

1.一種無人機發(fā)動機艙熱仿真方法，其特征在于，包括：

S1：無人機三維物理建模，獲得無人機三維物理模型，對所述無人機三維物理模型進行網(wǎng)格劃分；

S2：基于所述無人機三維物理模型，設(shè)置無人機模型參數(shù)，設(shè)置邊界條件，建立數(shù)學(xué)模型；

S3：進行熱仿真計算，求解得到的數(shù)學(xué)模型，獲取發(fā)動機艙內(nèi)三維溫度分布云圖，并將所述三維溫度分布云圖一維化；

S4：根據(jù)得到所述三維溫度分布云圖一維化的數(shù)據(jù)，與預(yù)設(shè)的閾值進行比較，根據(jù)比較結(jié)果，對所述無人機三維物理模型進行調(diào)整優(yōu)化，直至滿足預(yù)設(shè)的閾值。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無人機發(fā)動機艙熱仿真方法，其特征在于，步驟S1中，所述無人機三維物理建模，具體包括：

設(shè)定無人機各部件的比例參數(shù)；

設(shè)置流場區(qū)域，將動力艙內(nèi)設(shè)定為內(nèi)場區(qū)域，無人機外設(shè)定為遠場區(qū)域；

確定發(fā)送機艙進風(fēng)口區(qū)域和出風(fēng)口區(qū)域的形狀大小及位置。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無人機發(fā)動機艙熱仿真方法，其特征在于，步驟S1中，所述無人機三維物理模型中，發(fā)動機艙殼體、電動機、發(fā)動機，控制器、散熱器為封閉面模型組件，且位于同一縱軸面。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無人機發(fā)動機艙熱仿真方法，其特征在于，步驟S1中，采用非結(jié)構(gòu)化四面體網(wǎng)絡(luò)對整個流程區(qū)域進行網(wǎng)格劃分。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的無人機發(fā)動機艙熱仿真方法，其特征在于，所述網(wǎng)格劃分，對發(fā)動機、電動機、發(fā)電機、控制器，進出氣口，散熱器進行了局部網(wǎng)格加密。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無人機發(fā)動機艙熱仿真方法，其特征在于，步驟S2中，所述設(shè)置無人機模型參數(shù)，具體如下：

定義湍流類型，選取K-ε雙方程湍流模型；

熱壁面設(shè)置，采用指定壁面熱流量方式，壁面熱流量為熱源生熱功率與表面積的比值；

設(shè)置發(fā)送機艙內(nèi)空氣流動參數(shù)，艙內(nèi)流體設(shè)置為空氣，空氣流動類型設(shè)置為穩(wěn)態(tài)紊流，艙內(nèi)空氣的流動速度馬赫數(shù)小于0.3且符合Boussinesq假設(shè)；

設(shè)置數(shù)據(jù)交換接口，將發(fā)動機的通風(fēng)口設(shè)置為內(nèi)場區(qū)域與遠場區(qū)域的數(shù)據(jù)交換接口；

設(shè)置所述無人機三維物理模型的各組件類型以及熱源部件的表面溫度和散熱系數(shù)。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的無人機發(fā)動機艙熱仿真方法，其特征在于，步驟2中，還包括發(fā)動機艙參考面積和環(huán)境溫度的參數(shù)設(shè)置。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無人機發(fā)動機艙熱仿真方法，其特征在于，步驟S2中，發(fā)動機艙內(nèi)氣體在艙內(nèi)壁面上滿足無滑移邊界條件。

9.根據(jù)權(quán)利要求1-8任一所述的無人機發(fā)動機艙熱仿真方法，其特征在于，步驟S4中，具體還包括：

獲取所述三維溫度分布云圖一維化的數(shù)據(jù)，并與預(yù)設(shè)的閾值進行比較，根據(jù)結(jié)果對模型進行優(yōu)化調(diào)整之后，再次進行熱仿真計算，得到優(yōu)化后的溫度分布云圖數(shù)據(jù)；

將優(yōu)化后的溫度分布云圖數(shù)據(jù)與上一次最近得到的溫度分布云圖數(shù)據(jù)進行比較，判斷優(yōu)化的準確性和完整性，獲取優(yōu)化的方向和依據(jù)；

若優(yōu)化有效，則對優(yōu)化后的溫度分布云圖數(shù)據(jù)與預(yù)設(shè)的閾值再次進行比較，若優(yōu)化無效，則重新進行優(yōu)化，判斷是否滿足閾值要求，循環(huán)該步驟的處理操作，直至模型數(shù)據(jù)滿足預(yù)設(shè)的閾值，完成優(yōu)化。

10.根據(jù)權(quán)利要求9任一所述的無人機發(fā)動機艙熱仿真方法，其特征在于，所述無人機三維物理模型中，遠場區(qū)域的外邊界到發(fā)動機艙前部外表面的距離為無人機三維物理模型長度的3倍，遠場區(qū)域的外邊界到發(fā)動機艙后部外表面的距離為無人機三維物理模型長度的7倍。