一种非直管路下航空燃油流量的测量方法与流程

专利2026-05-17  11


本发明属于机载测试,尤其是涉及一种非直管路下燃油流量测试方法。


背景技术:

1、燃油管路流量测量一般采用涡轮流量计。流量计安装处的空间往往极度受限,导致了传感器拆装困难;传感器的频繁拆装增加了燃油泄露的安全风险。目前,采用外卡式安装的超声流量计是燃油管路流量测试的重要发展方向。

2、由于空间限制,燃油管路流量测量时管路较为弯曲,前后端直管段长度无法达到理想条件,超声流量计安装位置处常为畸变流场,对测试结果的影响无法忽略。


技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题:解决燃油管路为弯曲管路,测点前后端直管段长度无法达到超声流量计的理想要求,测点处流场无法达到稳定状态,影响实际测量结果的问题,本发明提供了一种基于流场仿真的非直管路下超声流量的测量方法。

2、本发明的技术方案:

3、一种非直管路下燃油流量的测量方法,包括以下步骤:

4、步骤一:建立超声流量计典型测量工况管路仿真模型,并校正参数;

5、步骤二:根据步骤一中校正后的参数建立实际被测燃油管路仿真模型;

6、步骤三:基于实际被测燃油管路仿真模型进行仿真,得到超声流量计最优安装截面位置及最优安装方向;

7、步骤四:在实际被测燃油管路的最优安装截面位置及最优安装方向上安装超声流量计;

8、步骤五:通过超声流量计测量管路燃油流量,并对超声流量计输出流量值进行修正,得到最终流量值。

9、进一步,所述步骤一中,典型测量工况管路包括:单弯头、平面双弯头、立体双弯头、渐扩管、渐缩管;

10、分别对各个典型测量工况管路建立子模型,分别各个子模型进行仿真并校正各个子模型的仿真参数。

11、进一步,所述步骤一中,具体包括以下步骤:

12、步骤一a:模型网格划分,对管路变化区域进行加密处理,对子模型内壁面进行膨胀处理,网格尺寸范围推荐为1e-12m3至1e-8m3;

13、步骤一b:将直管按照标准k–ε模型进行建模,对弯管按照rng k–ε模型进行建模;

14、步骤一c:设置管道材质、管道内的介质材质、密度和运动粘度数值;

15、步骤一d:设置流速入口边界条件和流速出口边界条件;

16、步骤一e:对各个子模型进行流场仿真,计算各个典型测量工况管路不同截面位置及安装方向上的流速补偿系数,形成仿真安装位置及方向推荐表;

17、步骤一f:将仿真安装位置及方向推荐表与超声流量计厂家给出的安装指导要求比对,若比对结果在误差范围内,则将相应的仿真参数作为最优参数,否则,调整网格尺寸、管路内壁面膨胀程度、管路变化区域加密程度、及标准k–ε模型、rng k–ε模型入口湍流参数重新进行仿真,直至比对结果在误差范围内。

18、进一步,步骤三中,实际被测燃油管路根据形状划分为多段;

19、仿真距离管路入口为xd处的截面及相应截面不同方向上的流速补偿系数,

20、其中,x=1,2,……,n,d为管路直径或管路平均直径,n=[管路长度/d];

21、计算xd截面上的平均流速补偿系数;

22、对全部的平均流速补偿系数从小到大进行排序;

23、其中绝对值最接近1的截面位置为最优截面位置,最优截面位置上流速补偿系数绝对值最接近1的方向为最优方向。

24、进一步,所述步骤三中,还包括:建立流速补偿系数-入口流速值二维曲线,具体过程如下:根据确定的最优安装截面位置及最优安装方向,并根据校正后的仿真参数,重复步骤一d~步骤一e,从小到大设置一系列不同的入口流速值,得到各个入口流速值下的最优安装界面位置及最优安装方向的流速补偿系数;

25、将测得的一系列离散的流速补偿系数及对应的入口流速值拟合为流速补偿系数-入口流速值二维曲线。

26、进一步,所述步骤五中,实际流量等于超声流量计输出流量值除以最优安装截面位置及最优安装方向下的流速补偿系数。

27、进一步,所述超声流量计探头通过卡箍固定在管路上;

28、所述超声流量计包括两个探头;

29、在最优安装方向上关于最优安装截面对称安装两个超声流量计探头;

30、两个超声流量计探头之间的距离由超声流量计探头的声波入射角以及管道直径确定。

31、进一步,流速补偿系数等于测量点仿真线流速与入口流速之比。

32、本申请的有益效果在于:本发明可极大提高非直管路下燃油流量的测量精度;本发明可广泛应用于液体介质管路测点处流场无法达到理想状态时的流量测试的应用场合。



技术特征:

1.一种非直管路下燃油流量的测量方法,其特征在于:所述方法包括以下步骤:

2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:所述步骤一中,典型测量工况管路包括:单弯头、平面双弯头、立体双弯头、渐扩管、渐缩管;

3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于:所述步骤一中,具体包括以下步骤:

4.根据权利要求3所述的方法,其特征在于:步骤三中,实际被测燃油管路根据形状划分为多段;

5.根据权利要求4所述的方法,其特征在于:所述步骤三中,还包括:建立流速补偿系数-入口流速值二维曲线,具体过程如下:根据确定的最优安装截面位置及最优安装方向,并根据校正后的仿真参数,重复步骤一d~步骤一e,从小到大设置一系列不同的入口流速值,得到各个入口流速值下的最优安装界面位置及最优安装方向的流速补偿系数;

6.根据权利要求5所述的方法,其特征在于:所述步骤五中,实际流量等于超声流量计输出流量值除以最优安装截面位置及最优安装方向下的流速补偿系数。

7.根据权利要求6所述的方法,其特征在于:所述超声流量计探头通过卡箍固定在管路上;

8.根据权利要求2所述的方法,其特征在于:流速补偿系数等于测量点仿真线流速与入口流速之比。


技术总结
本发明涉及测试技术领域,提供一种非直管路下燃油流量测试方法。以最优仿真参数构建实际被测燃油管路仿真模型,在实际被测燃油管路仿真模型构建的基础上,确定实际被测燃油管路中超声流量计探头最优安装截面位置及最优测量方向,建立对应该测点上的流速补偿系数与入口流速值的二维曲线,根据仿真结果进行超声流量计探头的安装与测量,最终进行超声流量测量的误差修正。

技术研发人员:冯铭瑜,李铁林,张玉琴,白雪,杨茜茜
受保护的技术使用者:中国飞行试验研究院
技术研发日:
技术公布日:2024/6/26
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