[发明专利]一种基于SPH的飞机油箱燃油晃动仿真分析方法

说明书

本发明公开了一种基于SPH的飞机油箱燃油晃动仿真分析方法，旨在解决现有仿真分析方法无法准确仿真飞机在大过载和反飞工况下的飞机油箱燃油晃动的问题。为此目的，本发明中的方法包括：基于SPH飞机油箱燃油动态仿真；对飞机油箱燃油信息进行动态测量解算；根据动态测量解算结果进行误差分析。本发明计算效率高，可仿真特殊飞行姿态下的飞机油箱燃油晃动，并能够精确的动态结算飞机油箱燃油重心。

技术领域

本发明属于飞机燃油系统领域，具体涉及一种基于SPH的飞机油箱燃油晃动仿真分析方法。

背景技术

燃油系统是飞机整套系统中必不可少的组成部分，其主要任务是贮存飞机所用燃油并为发动机持续输送燃料，以确保发动机在任何飞行状态下都能正常运转，因此燃油系统必须具有可靠性、可控性和连续性供油的能力。

目前，国内外通常使用燃油质量特性数据库进行燃油质量和重心的计算，而燃油质量特性数据库只能描述飞机油箱内燃油在一定液面高度与油面角下的油量。在飞机飞行过程中，飞机的飞行姿态和过载不断发生改变，导致燃油箱内的燃油发生晃动，油面角、燃油体积、燃油质量、燃油重心、油面高度等一系列燃油质量特性数据都不断变化，进而使发动机耗油、燃油箱转输油、全机重心等方面的计算产生误差，影响飞机的安全航行。需要一种高效可靠的方法对燃油的晃动进行仿真和分析，从而为设计人员对燃油质量特性进行测量解算的方面提供重要参考。

发明内容

本发明提供的一种基于SPH的飞机油箱燃油晃动仿真分析方法，能够精确仿真飞机在大过载工况下，燃油箱中燃油剧烈的晃动造成飞机重心偏移的场景，为飞机油量测量和重心计算提供数据。根据仿真出来的飞机油箱传感器，实时计算出传感器浸油高度，为测量燃油油量提供数据支持，同时通过仿真燃油的重心变化，揭示燃油箱液面和重心的变化规律。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案来实现的：

一种基于SPH的飞机油箱燃油晃动仿真分析方法，包括以下步骤：

步骤1)基于SPH对飞机油箱燃油进行动态仿真；

步骤2)对飞机油箱燃油信息进行动态测量解算；

步骤3)根据动态测量解算结果进行误差分析。

本发明进一步的改进在于，所述步骤1)基于SPH对飞机油箱燃油晃动进行动态仿真的方法包括：

步骤1.1)，根据飞机油箱模型构建仿真平台的飞机油箱模型，将CATIA中的模型通过变换矩阵转换为仿真平台中的油箱模型；

步骤1.2)，初始化燃油粒子：获取燃油粒子的质量、速度和位置信息；

步骤1.3)，对飞机燃油施加动态载荷和飞行姿态信息；

步骤1.4)，构建飞机燃油粒子晃动仿真计算模型；

步骤1.5)，通过燃油粒子运动状态迭代分析，实时更新燃油粒子信息。

本发明进一步的改进在于，步骤1.2)中，设置燃油粒子的质量1.0、速度1.0、半径0.02，燃油粒子静止距离0.01，表面张力设置为0.1。

本发明进一步的改进在于，所述步骤1.4)包括：

1.4.1)计算渲染使用CUDA并行计算引擎与OpenGL渲染引擎；

1.4.2)约束方法使用粒子的密度约束和表面张力约束；

1.4.3)边界条件采取虚粒子法、压强修正法、速度修正法。

本发明进一步的改进在于，所述步骤2)对飞机油箱燃油信息进行动态测量解算的方法包括：