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                  成都安世亞太科技有限公司
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                  經典案例
                  航空發動機吸冰過程 Fluent

                  TASK

                  飛機在飛行過程中,容易結冰的部位如飛機頭部、機翼前緣等位置,特別對于發動機尾部布局 的飛機,由于飛機除冰裝置的開啟作用后,大量冰屑可能在發動機強大的渦流進氣效應作用下 吸入,從而影響發動機性能,如果冰塊較大可能會破壞發動機風扇葉片,導致嚴重的飛行事故。上述研究在冰風洞中做實驗成本較高、周期長、難度大,而基于 CFD 數值模擬的方法做一些定性的研究相比昂貴的風洞試驗代價低,而且效率高,方便我們在實驗前期優選一輪方案,把 數值模擬優選的方案再來通過風洞試驗定型可以大大提升研發效率、降低成本。

                  本項目基于上述需求專門為用戶定制開發了冰塊吸入發動機過程模擬的專用插件,用戶可以基 于 Fluent 求解器使用該插件快速、準確地評估冰塊吸入發動機的六自由度運動軌跡、運動速度、撞擊位置、撞擊時刻等關鍵信息和動畫效果。


                  SOLUTION

                  主要技術挑戰:

                  • 雖然國內發表了少量發動機吸冰計算的論文,但是距離工程化應用還有很大距離,而且目前還沒有完整基于六自由度模型計算的成功案例和成果。

                  • 冰塊體積很小,相對風洞和發動機尺寸差異較大,計算需要考慮發動機吸入效應、葉片真實模型和動網格技術計算成本很高。

                  • 計算過程復雜,計算量不好控制,導致工程化應用較難。


                  解決方案:

                  • 采用基于重疊網格技術和六自由度的計算方法實現了冰塊吸入發動機過程和冰塊撞壁過程的 CFD  模擬,可以快速獲得冰塊運動過程中的速度分量、歐拉角分量、重心坐標分量等參數;

                  • 通過基于 Fluent 軟件二次開發,形成了冰塊吸入過程精確、快速的 CFD 專家插件, 具備仿真知識、規范在仿真過程中即時推送功能;大大降低冰吸入仿真過程難度;

                  • 大幅度提升了仿真效率;排出了仿真過程不會有人為的不確定因素干擾。

                  • 基于發動機真實風扇流動,開發了三維風扇旋流效應動量源項修正方法,基于實際的模型給予近似修正,準確模擬真實風扇旋流效應,******限度降低網格規模,提高計算速度。結合電機內部流動情況對電機各個部件進行適當簡化;


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                  結論:

                  •  該項目解決上述技術難題,通過專家插件定制開發融入仿真規范、仿真技巧,實現仿真知識在仿真過程中的即時推送,大大提升發動機吸冰計算效率、精度和易用性。


                  Customer Benefit

                  該軟件不僅融入了仿真技巧、仿真規范,同時確保計算結果的可靠性;大大降低冰吸入 CFD 仿真過程難度;大幅度提升了仿真效率;排出了冰吸入 CFD 仿真過程人為的不確定因素對計算結果的影響。


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