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管路仿真在不同领域的应用

一、飞机上的管路仿真

1、飞机燃油系统管路冲击压力问题研究背景

飞机燃油系统工作时，它是一个密闭的有压管道系统，由于外界因素，如阀门猛然关闭、燃油选择阀切换供油方向、燃油泵故障突然中止时，在管道长度较大的状况下，流体速度发生突然变化引起燃油动量猛然变化，作用在燃油管道上的压强就会局部猛增，并以压力波的形式在管内迅速传播和来回，不断捶击管壁，造成管道的振动和噪音。发生严重的冲击压力会造成燃油系统管道爆裂、管接头脱落断开、阀门破坏等故障，影响飞机飞行安全。冲击压力的计算和研究方法

冲击压力计算所需的基础数据：管道流量、流速：设计最大流量；燃油流速。燃油的物理特性：燃油密度、运动粘度、燃油的弹性模量等。管道参数：管径、壁厚、管壁粗糙度，管壁弹性模量等。④燃油系统管道主要设备布置简图：油泵数及工作方式(并、串联)，油泵与阀门之间的距离、泄放阀的位置以及相互连接关系图等。几种仿真计算方法：

①基于Flowmaster燃油管道系统冲击压力仿真计算

Flowmaster软件是全球领先的流体管网系统解算工具，是面向工程的完备的流体系统仿真软件，对于各种繁杂的流体管网系统，利用Flow—master快速有效地建立确切的系统模型，并进行完备的分析。Flowmaster具备的分析模块可以对流体系统进行稳态和瞬态分析，可以对不可压缩流体和可压缩流体系统进行分析。燃油管道系统由泵、管道、接头、弯头、阀、引射泵、油滤等元件组成，这些元件在Flowmaster的元件库中均能找到各自的数学模型，数学模型用形象的示意图来代表。每个物理元件的数学模型有一个数据输入表格，它定义该元件的输入、输出及特征参数。这就为Flowmaster燃油管道系统冲击压力仿真计算提供了极大的便利。但Flowmaster作为一维流体仿真软件，与三维设计软件之间缺乏数据接口，只有通过对软件的二次开发，才能使计算模型的更新与设计更改同步。例如结合Catia、Excel等软件，对Flowmaster进行二次开发使模型从一维成为三维模型，更利于流体的三维仿真分析。②基于MATLAB新的弹性水击仿真计算方法

华北水利水电学院学报发表的“一种新的弹性水击计算方法〞是孟安波等基于MATLAB软件提出的一种新的弹性冲击压力“e指数〞计算方法，该方法不但易于将方程展开，不带来误差，而且易于建模仿真。该计算方法确凿地反映了水击压力极值点及整个动态过程，同时该方法将介质摩擦阻力对冲击压力的影响考虑在内，提高了计算精度，使用便利，实用性得到了提高。由于该计算方法需要确凿的估算相应的摩擦系数值，才能建立含有摩擦因子的、

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