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- 航空环控系统热载荷分析及设计方案优化探讨
- 作者： 李武奇 来源： 东南大学 年份： 2016 文献类型 ： 学位论文 关键词： 环境控制系统 热负荷 优化设计
- 描述： 航空环境控制系统包括座舱环境控制系统和设备舱环境控制系统，而设备舱环境控制系统要比座舱环境控制系统复杂得多，所以本文以设备舱环境控制系统为重点来研究航空环境控制系统的数学建模法、相关计算分析方法和优化设计法。 本文简要介绍了目前各种电子设备吊舱所应用的环境控制系统，并分别分析了其优缺点。提出了一种新的回冷逆升压式冲压空气循环制冷的吊舱环控系统方案。建立了4种典型吊舱环控系统优化设计的数学模型，并对其优化方法进行了探讨。对系统优化结果的分析表明，优化设计的回冷逆升压式空气循环制冷系统具有最小的机载燃油代偿损失，其性能和效率的综合设计指标达到世界先进水平。 瞬态热载荷的分析与计算是合理设计电子设备吊舱环境控制系统的基础。本文建立了吊舱动态热平衡方程与壁面导热方程，并使用有限差分方程求解吊舱瞬态热载荷。分析了飞行状态及吊舱热容量对吊舱瞬态温度的影响，提出了“蓄冷”节能的设计概念并据此合理地确定了吊舱环境控制系统的热载荷设计。 为保证飞机座舱和设备舱电子设备正常工作，现代飞机大都采用高压除水空气循环制冷系统进行环境控制，针对系统出口温度这一重要参数，在给定条件下，通过定性、定量相结合的分析方法，推导出了飞机环境控制系统出口温度的计算公式，找出了系统出口温度与水分离器出口温度及涡轮膨胀比的关系，并对误差进行了分析，给出了修正方法，对飞机环境控制系统设计计算具有指导作用。 以板翅式换热器的质量为目标函数,以换热器芯体外形尺寸和冷热两侧翅片参数为优化变量，分别采用改进遗传算法和基本遗传算法对其结构尺寸进行优化设计。结果表明，与原始数据相比，换热器的质量明显减小，同时证明改进遗传算法的有效性和先进性。