CN104933484A - 一种压力加油系统限流孔尺寸优化方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及压力加油系统限流孔优化设计，具体涉及一种压力加油系统限流孔尺寸优化方法，以解决目前的限流孔设计步骤繁琐、周期长的问题。本发明的优化方法包括：步骤一、计算以最短时间将预定油箱加满燃油所对应的预定加油管路中限流孔的第一直径；步骤二、计算在预定加油时间内刚好加满预定油箱时所对应的限流孔的第二直径；步骤三、限流孔的第一直径和第二直径进行取中值计算，最终得到系统限流孔尺寸，能够减少试验次数，缩短确定限流孔尺寸的周期。

Description

一种压力加油系统限流孔尺寸优化方法

技术领域

本发明涉及压力加油系统限流孔优化设计，具体涉及一种压力加油系统限流孔尺寸优化方法。

背景技术

压力加油系统作为飞机燃油系统的一部分，具有十分重要的作用。压力加油系统管路中流量通常较大，为了保证安全，对管路内流速有严格的限制。其中，限流孔作为压力加油系统一个重要的限流部件，其设计要求是，一方面要满足加油时间的要求，另外，还得尽量降低加油管道内的燃油流速，即降低加油管道流量。

但是，传统的限流孔设计方法中，往往采用生产批量系列化的限流孔尺寸进行试验验证，经过无数次的验证后最终得到合适的限流孔尺寸，使得试验步骤繁琐、周期长。

发明内容

本发明的目的是提供一种压力加油系统限流孔尺寸优化方法，以解决目前的限流孔设计步骤繁琐、周期长的问题。

本发明的技术方案是：

一种压力加油系统限流孔尺寸优化方法，包括如下步骤：

步骤一、在预定加油压力、预定加油流量、预定加油管路的直径、预定油箱的容量以及所述预定加油管路的最大流速的条件下，计算以最短时间将所述预定油箱加满燃油所对应的所述预定加油管路中限流孔的第一直径；

步骤二、在所述预定油箱的容量、所述预定加油管路的直径以及预定加油时间的条件下，计算在所述预定加油时间内刚好加满所述预定油箱时所对应的所述限流孔的第二直径；

步骤三、将所述限流孔的第一直径和第二直径进行取中值计算，并进行取整数计算。

可选地，在所述步骤一中，首先根据如下公式(1)得到所述预定加油管路沿程阻力ΔP₁：

${\mathrm{\ΔP}}_1=\mathrm{\λ}\frac{L}{d_0}\frac{{v_0}^2}{2}\mathrm{\ρ}---\left(1\right);$

其中，λ为所述预定加油管路的沿程摩擦阻力系数，L为所述预定加油管路沿程长度，d₀为所述预定加油管路内径，v₀为所述预定加油管路内部介质流速，ρ为介质密度；

再根据如下公式(2)得到所述预定加油管路的局部阻力ΔP₂：

${\mathrm{\ΔP}}_2=\mathrm{\ξ}\frac{{v_0}^2}{2}\mathrm{\ρ}---\left(2\right);$

其中，ξ为局部阻力系数；

再根据如下公式(3)得到管路中压力损失的总和ΔP：

ΔP＝P₀-P₁   (3)；

其中，P₀为所述预定加油压力，P₁为所述预定油箱环境压力；

再根据如下公式(4)得到所述预定加油管路中限流孔阻力ΔP₃：

ΔP₃＝ΔP-ΔP₁-ΔP₂   (4)；

最后，根据所述限流孔阻力ΔP₃计算得到限流孔第一直径。

可选地，在所述步骤二中，首先计算在所述预定加油时间内刚好加满所述预定油箱时所需要的限定流量；

再根据公式(1)得到所述预定加油管路的沿程阻力ΔP₁：

${\mathrm{\ΔP}}_1=\mathrm{\λ}\frac{L}{d_0}\frac{{v_0}^2}{2}\mathrm{\ρ}---\left(1\right);$

其中，λ为所述预定加油管路的沿程摩擦阻力系数，L为所述预定加油管路沿程长度，d₀为所述预定加油管路内径，v₀为所述预定加油管路内部介质流速，且所述流速由所述限定流量计算得到，ρ为介质密度；

再根据如下公式(2)得到所述预定加油管路的局部阻力ΔP₂：

${\mathrm{\ΔP}}_2=\mathrm{\ξ}\frac{{v_0}^2}{2}\mathrm{\ρ}---\left(2\right);$

其中，ξ为局部阻力系数；

再根据如下公式(3)得到管路中压力损失的总和ΔP：

ΔP＝P₀-P₁   (3)；

其中，P₀为所述预定加油压力，P₁为所述预定油箱环境压力；

再根据如下公式(4)与所述公式(3)得到所述预定加油管路中限流孔阻力ΔP₃：

ΔP＝ΔP₁+ΔP₂+ΔP₃   (4)；

最后，根据所述限流孔阻力ΔP₃计算得到限流孔第二直径。

可选地，所述预定加油管路的最大流速为7m/s。

本发明的有益效果：

本发明的压力加油系统限流孔尺寸优化方法中，通过计算加油系统在最短时间内加满燃油以及在预定加油时间内刚好加满燃油，这两种状态下的限流孔尺寸，再对两种计算结果进行取中值并取整数，最终得到系统限流孔尺寸，能够减少试验次数，缩短确定限流孔尺寸的周期。

附图说明

图1是本发明压力加油系统结构简图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。

如图1所示，是本发明压力加油系统结构简图，基于该系统，本发明提供了一种压力加油系统限流孔尺寸优化方法。该优化方法可以包括如下步骤：

步骤一、在预定加油压力、预定加油流量、预定加油管路12的直径、预定油箱13的容量以及该预定加油管路12的最大流速的条件下，计算以最短时间将预定油箱13加满燃油所对应的加油管路12中限流孔14的第一直径。

步骤二、在预定油箱13的容量、预定加油管路12的直径以及预定加油时间的条件下，计算在预定加油时间内刚好加满预定油箱13时所对应的限流孔14的第二直径。

步骤三、将限流孔14的第一直径和第二直径进行取中值计算。进一步，还可以将两种极限状态差值的二分之一作为公差。

本发明的压力加油系统限流孔尺寸优化方法中，通过计算加油系统在最短时间内将预定油箱13加满燃油以及在预定加油时间内刚好加满燃油，这两种状态下的限流孔14尺寸；再对两种计算结果进行取中值，最终得到系统限流孔14尺寸，能够减少试验次数，使限流孔14尺寸更接近最优尺寸，缩短确定限流孔14尺寸的周期。

进一步，在上述步骤一中，在其他条件不变的情况下，当预定加油管路12的流速最大，此时需要的时间最短，但是一定直径的加油管路的流速通常不能超过一个限值，本实施例中，该预定加油管路12最大流速为7m/s或9m/s。

需要说明的是，限流孔尺寸计算方法较多，可采用手动理论计算法、流体计算软件(如Flowmaster)。

例如，可以将加油车给加油接头11的压力(预定加油压力)设为P₀，预定加油流量为Q，预定加油管路12出口压力为油箱环境压力设为P₁(即为地面大气压力)。再通过计算预定加油管路12的沿程阻力ΔP₂、局部阻力ΔP₂以及限流孔阻力ΔP₃，结合整个预定加油管路12的阻力损失ΔP来推算限流孔14尺寸，涉及的公式如下：

ΔP＝P₀-P₁；

ΔP＝ΔP₁+ΔP₂+ΔP₃。

具体地，在本实施例中，首先根据如下公式得到预定加油管路12沿程阻力ΔP₁：

${\mathrm{\ΔP}}_1=\mathrm{\λ}\frac{L}{d_0}\frac{{v_0}^2}{2}\mathrm{\ρ};$

其中，λ为预定加油管路12的沿程摩擦阻力系数；L为预定加油管路12沿程长度；d₀为预定加油管路12内径；v₀为预定加油管路12内部介质流速，且流速与预定加油流量有关，属于较常规的计算方法，具体过程不再赘述；ρ为介质密度。

进一步，再根据如下公式得到预定加油管路12的局部阻力ΔP₂：

${\mathrm{\ΔP}}_2=\mathrm{\ξ}\frac{{v_0}^2}{2}\mathrm{\ρ};$

其中，ξ为局部阻力系数。

再根据如下公式得到预定加油管路12中压力损失的总和ΔP：

ΔP＝P₀-P₁；

其中，P₀为预定加油压力，P₁为预定油箱13环境压力。

再根据如下公式得到预定加油管路12中限流孔阻力ΔP₃：

ΔP₃＝ΔP-ΔP₁-ΔP₂。

最后，根据限流孔阻力ΔP₃计算得到限流孔14第一直径，具体计算方法为常规计算方法，不再赘述。

进一步，在步骤二中，预定加油时间是飞机根据需求进行规定的时间，通常要求在这段时间内将油加满；在其他条件不变的情况下，根据预定油箱13的容量、预定加油管路12的直径以及预定加油时间的条件，能够计算在上述预定加油时间内刚好加满预定油箱13时所需要的限定流量，具体计算过程不再赘述。

得到限定流量后，用于替代步骤一中的预定加油流量，再根据限定流量值以及参照步骤一中限流孔14第一直径的计算步骤，重新计算在该限定流量下的限流孔14的第二直径。

具体地，在本实施例中，得到限定流量后，根据如下公式得到预定加油管路12的沿程阻力ΔP₁：

${\mathrm{\ΔP}}_1=\mathrm{\λ}\frac{L}{d_0}\frac{{v_0}^2}{2}\mathrm{\ρ};$

其中，λ为预定加油管路12的沿程摩擦阻力系数；L为预定加油管路12沿程长度；d₀为预定加油管路12内径；v₀为预定加油管路12内部介质流速，且此时的流速与限定流量有关，具体计算过程不再赘述；ρ为介质密度。

再根据如下公式得到预定加油管路12的局部阻力ΔP₂：

${\mathrm{\ΔP}}_2=\mathrm{\ξ}\frac{{v_0}^2}{2}\mathrm{\ρ};$

其中，ξ为局部阻力系数；v₀为预定加油管路12内部介质流速，同样是由限定流量计算得到。

再根据如下公式得到预定加油管路12中压力损失的总和ΔP：

ΔP＝P₀-P₁；

其中，P₀为预定加油压力，P₁为预定油箱13环境压力。

再根据如下公式得到预定加油管路12中限流孔阻力ΔP₃：

ΔP＝ΔP₁+ΔP₂+ΔP₃。

最后，根据限流孔阻力ΔP₃计算得到限流孔14的第二直径。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (4)

1.一种压力加油系统限流孔尺寸优化方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一、在预定加油压力、预定加油流量、预定加油管路的直径、预定油箱的容量以及所述预定加油管路的最大流速的条件下，计算以最短时间将所述预定油箱加满燃油所对应的所述预定加油管路中限流孔的第一直径；

步骤二、在所述预定油箱的容量、所述预定加油管路的直径以及预定加油时间的条件下，计算在所述预定加油时间内刚好加满所述预定油箱时所对应的所述限流孔的第二直径；

步骤三、将所述限流孔的第一直径和第二直径进行取中值计算，并进行取整数计算。

2.根据权利要求1所述的压力加油系统限流孔尺寸优化方法，其特征在于，在所述步骤一中，首先根据如下公式(1)得到所述预定加油管路沿程阻力ΔP₁：

${\mathrm{\ΔP}}_1=\mathrm{\λ}\frac{L}{d_0}\frac{{v_0}^2}{2}\mathrm{\ρ}---\left(1\right);$

其中，λ为所述预定加油管路的沿程摩擦阻力系数，L为所述预定加油管路沿程长度，d₀为所述预定加油管路内径，v₀为所述预定加油管路内部介质流速，ρ为介质密度；

再根据如下公式(2)得到所述预定加油管路的局部阻力ΔP₂：

${\mathrm{\ΔP}}_2=\mathrm{\ξ}\frac{{v_0}^2}{2}P---\left(2\right);$

其中，ξ为局部阻力系数；

再根据如下公式(3)得到管路中压力损失的总和ΔP：

ΔP＝P₀-P₁                    (3)；

其中，P₀为所述预定加油压力，P₁为所述预定油箱环境压力；

再根据如下公式(4)得到所述预定加油管路中限流孔阻力ΔP₃：

ΔP₃＝ΔP-ΔP₁-ΔP₂                 (4)；

最后，根据所述限流孔阻力ΔP₃计算得到限流孔第一直径。

3.根据权利要求2所述的压力加油系统限流孔尺寸优化方法，其特征在于，在所述步骤二中，首先计算在所述预定加油时间内刚好加满所述预定油箱时所需要的限定流量；

再根据公式(1)得到所述预定加油管路的沿程阻力ΔP₁：

${\mathrm{\ΔP}}_1=\mathrm{\λ}\frac{L}{d_0}\frac{{v_0}^2}{2}\mathrm{\ρ}---\left(1\right);$

其中，λ为所述预定加油管路的沿程摩擦阻力系数，L为所述预定加油管路沿程长度，d₀为所述预定加油管路内径，v₀为所述预定加油管路内部介质流速，且所述流速由所述限定流量计算得到，ρ为介质密度；

再根据如下公式(2)得到所述预定加油管路的局部阻力ΔP₂：

${\mathrm{\ΔP}}_2=\mathrm{\ξ}\frac{{v_0}^2}{2}\mathrm{\ρ}---\left(2\right);$

其中，ξ为局部阻力系数；

再根据如下公式(3)得到预定加油管路中压力损失的总和ΔP：

ΔP＝P₀-P₁                   (3)；

其中，P₀为所述预定加油压力，P₁为所述预定油箱环境压力；

再根据如下公式(4)与所述公式(3)得到所述预定加油管路中限流孔阻力ΔP₃：

ΔP＝ΔP₁+ΔP₂+ΔP₃                     (4)；

最后，根据所述限流孔阻力ΔP₃计算得到限流孔第二直径。

4.根据权利要求3所述的压力加油系统限流孔尺寸优化方法，其特征在于，所述预定加油管路的最大流速为7m/s或9m/s。