燃油舱传热计算应用

一:计算内容 

  对带有热防护层的燃料舱进行流固耦合传热计算，获得舱体结构不同部位的温度分布、燃料的温度分布、出口油温等。同时，按照给定的工况列表，计算空油状态下的工况作为对比，评估燃料的热沉效果。

二:几何模型

三:计算目标

1) 对带有热防护层的燃料舱进行流固耦合传热计算，获得舱体结构不同部位的温度分布、燃油的温度分布、出口油温、增压氮气的温度等。

2) 给出随时间变化的三维热防护层温度变化、铝合金温度变化、燃油温度变化，以及典型温度点的温升曲线。

3) 给出总的加热量、热防护层吸收的热量、铝合金吸收的热量、燃油吸收的热量。

4) 给出舱体内壁是否考虑壁面辐射对舱体及燃油温度的影响分析。

四:计算难点

  本次仿真研究燃油箱模型中不同条件下箱体温度随时间的变化规律,本次仿真的难点在于:

1) 涉及的物理现象非常复杂，存在导热、对流、辐射、两相流动等流动换热相互耦合。

2) 模型尺寸较大，箱体内部细节丰富，大大增加了计算量。本次计算使用的燃料舱包含两个箱体，箱体表面为复杂的贝塞尔曲面，箱体内部金属框架区域包含大量异形的加强筋。

3) 该燃油舱工作过程长达2200s，需要使用非稳态计算，受多相流模拟时间步长的限制，计算量巨大，计算周期长。

五:计算过程

  在工作过程中随着发动机的运行，燃料的不断消耗，燃料与壁面的接触情况发生了改变，所以燃料流动对温度场也有重要影响。使用流固耦合的计算方法讨论燃料的流动对舱体温度场的影响，计算考虑内部壁面之间的辐射作用。

六:计算结果

6.1 耦合传热结果

隔热层厚度X1时某时刻耦合传热结果

隔热层厚度X2时某时刻耦合传热结果

6.2 隔热层厚度X2时某时刻耦合传热结果

时间T1时刻液位

时间T2时刻液位

时间T3时刻液位