燃油喷嘴仿真应用

一:研究背景

      航空发动机经过100多年发展，液态燃油仍然是航空发动机燃料的最佳选择。而作为实现液态燃油破碎、雾化的重要装置喷嘴，在航空发动机火焰筒内燃料的燃烧过程中起着关键性的作用。

      由于燃油喷嘴的结构尺寸较小，雾化机理又极为复杂，在实际的加工过程中往往较小的加工误差就能引起雾化效果发生较大的变化。因此，在批量加工制造过程中，对于结构比较复杂的喷嘴因加工误差导致产品的合格率通常不高。在实际加工中，考虑到加工成本、时间等各方面因素，对于性能稍差的喷嘴可通过对燃油喷嘴关键性尺寸进行修正从而使其性能达标。而在技术工程师实际打磨修正燃油喷嘴关键性尺寸时，往往仅依据经验，缺乏相关的理论数据指导，导致燃油喷嘴打磨修正的成品率依然不高。

      因此，结合数值方法的优势，并结合相关燃油喷嘴实验数据，对燃油喷嘴加工误差对喷嘴雾化特性规律进行研究，最终对总结出的数值仿真技术进行封装，形成适用于燃油喷嘴雾化性能分析的燃油喷嘴仿真软件系统。

燃油喷嘴

二:软件特点

1)  适用于不同燃油喷嘴型号的数值仿真；

2) 具有交互式的图形用户界面，用户通过软件的图形界面能方便修改燃油喷嘴结构尺寸，同时，可方便自定义燃油喷嘴边界条件；

3) 软件包含燃油喷嘴不同结构部件的典型结构；

4) 软件平台能根据分析结果，自动生成规范的结果分析报表；

5) 软件平台具有一定的开放性，用户可根据自身需求修改数据结构后处理相关内容。

6) 参数化的燃油喷嘴模型，采用先进的网格生成二次开发技术，实现大规模高质量的网格自动划分；

7) 采用现有的CFD仿真技术的二次开发功能，实现燃油喷嘴仿真的高计算精度自动化的仿真；

8) 实现燃油喷嘴系统仿真结果的后处理查看、数据对比分析、数据库保存等功能；

9) 建立燃油喷嘴仿真从参数化建模、网格自动划分、流体仿真、结果后处理、自动生成仿真报告、不同工况数据对比分析等功能为一体的高度集成专业分析工具。

 软件框架

三:产品创新点

1) 燃油喷嘴网格划分

      利用JavaFX开发出燃油喷嘴网格可视化功能，同时在对网格定义的基础上开发出相关的快捷工具（网格合并、网格分离、网格显示、网格隐藏等），同时，根据用户输入的全局网格参数，采用最适合燃油喷嘴两相流数值仿真特点的网格划分策略对燃油喷嘴进行自动流程化生成，保证生成高质量网格及数值仿真结果精度的同时尽可能的减小网格数量。

2) 燃油喷嘴数值仿真流程集成

      燃油喷嘴仿真系统将三维建模、网格生成、流体仿真及仿真结果等过程在平台统一集成，在同一平台上简单快速的进行数值仿真的所有内容。

3) 仿真结果自动处理

      燃油喷嘴仿真系统具有针对仿真结果的快速提取燃油流量、燃油喷雾锥角、燃油不均匀度等参数的特殊算法，使得在数值仿真完成后可快速获取相关参数，同时，该系统可实现仿真结果完成后自动生成数值仿真结果定制化报告。

4) 仿真结果数据库存储

      用户可在任意打开的项目中查询之前仿真的所有项目的仿真结果数据，同时，可实现任意几个项目仿真计算结果的对比与分析，从而达到对燃油喷嘴雾化特性分析的效果。

软件界面