[发明专利]基于CFD技术的飞机空气循环制冷系统的模拟分析系统

权利要求书

1.一种基于CFD技术的飞机空气循环制冷系统的模拟分析系统，其特征在于，所述系统包括：

模型建立模块，用于建立飞机空气循环制冷系统的几何模型；

区域设定模块，用于划分并设定控制区域；

边界设置模块，用于设置边界条件；

网格划分模块，用于划分网格；

方程建立模块，用于建立非稳态控制方程，以制冷系统内部的工质气体空气为对象，分别对气体区域和多孔介质区域建立控制方程；

数值求解模块，用于进行数值求解；

结果分析模块，用于分析模拟结果，预测飞机空气循环制冷系统的制冷性能。

2.如权利要求1所述的基于CFD技术的飞机空气循环制冷系统的模拟分析系统，其特征在于，所述结果分析模块包括：温度模拟分析模块、压力模拟分析模块、速度模拟分析模块；其中，温度模拟分析模块用于模拟分析模型内的温度场，压力模拟分析模块用于分析模型内的压力场，速度模拟分析模块用于模拟分析模型内的流场。

3.如权利要求1所述的基于CFD技术的飞机空气循环制冷系统的模拟分析系统，其特征在于，所述系统采用基于CFD技术的飞机空气循环制冷系统的模拟分析方法，其包括以下步骤：

步骤一：建立飞机空气循环制冷系统的几何模型；

步骤二：划分并设定控制区域；

步骤三：设置边界条件；

步骤四：划分网格；

步骤五：建立非稳态控制方程，以制冷系统内部的工质气体空气为对象，分别对气体区域和多孔介质区域建立控制方程；

步骤六：进行数值求解；

步骤七：分析模拟结果，预测飞机空气循环制冷系统的制冷性能。

4.如权利要求3所述的基于CFD技术的飞机空气循环制冷系统的模拟分析系统，其特征在于，所述步骤一中，所述几何模型为二维CFD模型。

5.如权利要求3所述的基于CFD技术的飞机空气循环制冷系统的模拟分析系统，其特征在于，所述步骤二中，所述划分并设定控制区域，包括多孔介质区域、气液混合区域、气体区域；其中，所述多孔介质区域为预冷器(1)、一次热交换器(3)、二次热交换器(5)所在的内部控制区域；所述气液混合区域为水分离器(7)所在的内部控制区域；所述气体区域为其他内部控制区域。

6.如权利要求3所述的基于CFD技术的飞机空气循环制冷系统的模拟分析系统，其特征在于，所述步骤三中，所述边界条件包括：速度入口边界、等温边界、绝热边界；其中，所述速度入口边界设置为预冷器(1)的左端边界；所述等温边界设置为调节阀(2)、压缩机(4)、膨胀机(6)、水分离器(7)、单向阀(8)以及混合室(9)的外部边界；所述绝热边界设置为一次热交换器(3)、二次热交换器(5)的外部边界。

7.如权利要求3所述的基于CFD技术的飞机空气循环制冷系统的模拟分析系统，其特征在于，所述步骤四中，划分网格，对所述几何模型的控制域全部采用结构化网格，同时在边界附近进行局部网格细化。

8.如权利要求1所述的基于CFD技术的飞机空气循环制冷系统的模拟分析系统，其特征在于，所述步骤五中，

对所述气体区域建立控制方程：

连续性方程：

式(1)中：ρ_f和分别为气体的密度和速度，t为时间。

动量方程：

式(2)中：p为静压，为压力张量。

能量方程：

式(3)中：k_f为气体导热率，T为温度，E_f为气体总能。