[发明专利]一种构建用于RP-3航空煤油的物性计算模型的方法

说明书

本发明实施例公开了一种构建用于RP‑3航空煤油的物性计算模型的方法，其包括：第1步：根据所述RP‑3航空煤油的密度、粘度、比热容、热导率四种物性，分别对初始替代模型进行优化得到密度替代模型、粘度替代模型、比热容替代模型、导热率替代模型；第2步：基于优化后的所述密度替代模型，添加第一组分至优化后的所述密度替代模型中，用于所述密度模拟值的修正；基于优化后的所述粘度替代模型，添加第二组分至优化后的所述粘度替代模型中，用于所述粘度模拟值的修正；基于优化后的所述比热容替代模型，在所述比热容替代模型计算结果上，引入数值对所述比热容的模拟值进行修正。

技术领域

本发明实施例涉及能源与动力工程领域，具体涉及一种构建用于RP-3航空煤油的物性计算模型的方法。

背景技术

超燃冲压发动机的发展，由其气动加热导致的冷却问题越来越吸引人们的关注。目前再生式冷却是应用最广泛的冷却方式之一，即在航空煤油进入燃烧室之前，先用作冷却剂在冷却通道内吸收热量。冷却通道内的压力一般较高，高于大部分航空煤油的临界压力，因此，准确地预测航空煤油在超临界压力下的各个热物性对其流动传热、喷注等过程的研究，以及发动机热管理系统的设计等具有重要的意义，是一切后续研究问题的基础。

航空煤油由上百种组分构成，因此想要预测其物性，必须要构建一个合理的简化替代模型。目前现有的替代模型主要是根据与实际航空煤油的组成的相似性开发，这类替代模型可以定性预测实际航空煤油的各种物理化学性质，然而却损失了预测特定物性的精度与灵活性。针对国产RP-3航空煤油，现有的替代模型预测其热物性的精度仍然较低，且在温度较高时，模型的预测值和实验值的区别进一步增大。因此，目前针对航空煤油RP-3，仍没有一个高精度的热物性替代模型，其在亚/超临界状态下热物性的数据也因此较为缺乏，有效的提供该类数据库可以填补该领域的空白，并为后续的研究提供有力支持。

发明内容

为此，本发明实施例提供一种构建用于RP-3航空煤油的物性计算模型的方法，以解决现有技术中模型预测煤油热物性的精度低、在亚/超临界状态下RP-3航空煤油热物性的数据缺乏的问题。

为了实现上述目的，本发明的实施方式提供如下技术方案：

在本发明的实施方式的一个方面中，提供了一种构建用于RP-3航空煤油的物性计算模型的方法，包括：第1步：根据所述RP-3航空煤油的密度、粘度、比热容、热导率四种物性，分别对初始替代模型进行优化得到密度替代模型、粘度替代模型、比热容替代模型、导热率替代模型；第2步：基于优化后的所述密度替代模型，添加第一组分至优化后的所述密度替代模型中，用于所述密度模拟值的修正；基于优化后的所述粘度替代模型，添加第二组分至优化后的所述粘度替代模型中，用于所述粘度模拟值的修正；基于优化后的所述比热容替代模型，在所述比热容替代模型计算结果上，引入数值对所述比热容的模拟值进行修正。

进一步地，步骤1中对所述初始替代模型的优化具体包括：步骤1-1：对所选择的所述初始替代模型进行编码，用以描述所述初始替代模型中各个组分的摩尔分数；步骤1-2：在将所述编码转换为摩尔分数之后，采用广义对应态法则方法计算对应所述初始替代模型中各温度压力下的物性；步骤1-3：适应度函数被定义为所述初始替代模型的热物性计算值和实验值中，各温度、压力下的相对偏差之和的倒数；步骤1-4：通过最优化所述适应度函数，所述初始替代模型可按照算法定义的规则迭代优化，在优化过程中，所述初始替代模型中各组分摩尔分数逐渐向着使得所述适应度函数提高的方向变化，即逐渐降低所述初始替代模型计算值和实验值的相对偏差；步骤1-5：所述初始替代模型进行多次迭代，收敛得到所述密度替代模型、所述粘度替代模型、所述比热容替代模型或所述导热率替代模型，此时在最优替代模型中，各组分的摩尔分数使得各替代模型计算值和实验值的相对偏差最小。