[发明专利]一种无人机发动机舱热仿真方法

说明书

本发明提供了一种无人机发动机舱热仿真方法，包括S1：无人机三维物理建模，对无人机三维物理模型进行网格划分；基于无人机三维物理模型，设置无人机模型参数，设置边界条件，建立数学模型；S3：进行热仿真计算，求解得到的数学模型，获取发动机舱内三维温度分布云图，并将所述三维温度分布云图一维化；S4：根据得到三维温度分布云图一维化的数据，与预设的阈值进行比较，根据比较结果，对无人机三维物理模型进行调整优化，直至满足预设的阈值。本发明从热系统和气动特性两个角度构建三维物理模型，通过热仿真计算，得内流场的温度场及流场的分布情况进行优化，提高了优化效率，保证了优化的准确性。

技术领域

本发明涉及无人机发动机热仿真技术领域，特别涉及一种无人机发动机舱热仿真方法。

背景技术

目前，无人机以广泛应用于军事领域和民用领域，无人机以远程操控实现无人驾驶，其具备体型小的优势，对于无人机来说，控制器、发动机等核心部件均设置在机身上，绝大部分纯电电推式和混合式发动机都设置在舱内，因此动力舱内部的流场非常紊乱，且在无人机飞行的过程中，发动机等部件会产生热量，基于无人机的较小体型，如何使无人机的发动机舱内更好的散热，为亟需解决的问题。

现有技术对无人机的热仿真仅通过三维建模模拟散热及温度变化，并通过简单的改变布局进行优化设计，忽略了流场对散热和温度的影响，且优化没有依据和方向，优化效率低，优化的结果优势有限。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种无人机发动机舱热仿真方法，通过构建无人机的三维物理模型，同时设置流场区域，获得发动机舱内流场的温度场及流场的分布情况，基于热系统工作特性及气动的耦合作用，通过设置三维模型、流场相关参数以及边界条件，构建数学模型，进行仿真计算，再结合风洞实验数据，提供优化的依据和方向，对模型进行优化，提高优化效率，且保证模拟结果的真实准确。

本发明提供了一种无人机发动机舱热仿真方法，具体技术方案如下：

S1：无人机三维物理建模，获得无人机三维物理模型，对所述无人机三维物理模型进行网格划分；

S2：基于所述无人机三维物理模型，设置无人机模型参数，设置边界条件，建立数学模型；

S3：进行热仿真计算，求解得到的数学模型，获取发动机舱内三维温度分布云图，并将所述三维温度分布云图一维化；

S4：根据得到所述三维温度分布云图一维化的数据，与预设的阈值进行比较，根据比较结果，对所述无人机三维物理模型进行调整优化，直至满足预设的阈值。

进一步的，步骤S1中，所述无人机三维物理建模，具体包括：

设定无人机各部件的比例参数；

设置流场区域，将动力舱内设定为内场区域，无人机外设定为远场区域；

确定发送机舱进风口区域和出风口区域的形状大小及位置。

进一步的，步骤S1中，所述无人机三维物理模型中，发动机舱壳体、电动机、发动机，控制器、散热器为封闭面模型组件，且位于同一纵轴面。

进一步的，步骤S1中，采用非结构化四面体网络对整个流程区域进行网格划分。

进一步的，所述网格划分，对发动机、电动机、发电机、控制器，进出气口，散热器进行了局部网格加密。

进一步的，步骤S2中，所述设置无人机模型参数，具体如下：

定义湍流类型，选取K-ε双方程湍流模型；

热壁面设置，采用指定壁面热流量方式，壁面热流量为热源生热功率与表面积的比值；

设置发送机舱内空气流动参数，舱内流体设置为空气，空气流动类型设置为稳态紊流，舱内空气的流动速度马赫数小于0.3且符合Boussinesq假设；