本发明涉及直升机设计，涉及一种动力舱灭火剂浓度分布计算方法。
背景技术：
1、直升机作为重要的飞行器之一，火灾安全性能对直升机的生存能力有着重要影响。而哈龙1301灭火剂是航空领域首选的灭火剂，哈龙1301灭火剂主要是破坏燃烧过程中链式反应实现灭火目的，因此哈龙1301灭火剂必须达到一定浓度才能实现有效灭火，适航ccar29条款以及hb7879等标准规定了哈龙1301灭火剂体积设计浓度必须不低于6％且需维持0.5秒。因此，灭火系统设计完成后，快速评估灭火系统设计方案是否能满足灭火剂浓度分布要去至关重要。
2、现有评估灭火系统是否满足要求主要通过试验方法和数值计算方法。试验方法作为验证性方法，耗费较大，且无法在方案设计阶段评估灭火系统性能。数值计算方法主要通过商业软件计算完成，由于动力舱较大，且数值计算中两相流动所需网格尺寸较小，因此通过数值计算计算动力舱内灭火剂浓度分布，计算代价特别大，且计算周期较长，不利于灭火系统方案设计的快速评估。
3、因此，提出能够快速计算动力舱内灭火剂浓度分布的方法，评估灭火系统方案是否满足设计要求具有重要意义。
技术实现思路
1、发明目的
2、提供一种动力舱灭火剂浓度分布计算方法，快速计算动力舱内灭火剂浓度分布，评估灭火系统方案是否满足设计要求。
3、技术方案
4、由于动力舱结构复杂性，动力舱内的流场分布和灭火剂浓度分布理论计算不能实现，而采用数值计算直接仿真动力舱内灭火剂浓度分布计算周期长，为了快速得到动力舱内灭火剂浓度分布，本发明结合数值计算和理论分析方法，提出一种动力舱灭火剂浓度分布计算方法:
5、1)动力舱几何模型建模：根据不同型号，对动力舱及发动机附件简化，得到动力舱几何模型；
6、2)划分网格，喷嘴附近灭火剂速度变化剧烈，为计算较为准确，根据计算精度不同，网格尺度应不大于δt*u，δt为时间精度，u
7、为速度大小；
8、3)网格划分后，通过三维流体仿真软件求解动力舱流场稳态求解：
9、划分网格后，通过三维流体仿真软件设置稳态求解模型，具体型号要求的边界条件，湍流模型，计算稳定后，导出稳态流场数据；
10、4)点源输运模型计算程序：根据梯度输送理论和高斯瞬态模型，构建有风时瞬时点源浓度方程；
11、5)通过matlab读取步骤3)中求解稳态流场数据，得到动力舱内各个点的速度场；
12、6)将动力舱内的速度场带入步骤4)中的点源浓度分布方程，求解任意时刻单个灭火剂喷射点源在某处浓度分布；
13、7)确定灭火剂浓度喷射点坐标，并根据坐标相对位置，构建不同喷射点喷射后对动力舱中任一点的浓度分布之和；
14、8)离散时间常数，求解不同时刻的任一点的浓度分布，得到浓度分布随时间变化情况。
15、进一步的，在步骤1之前，确定喷射灭火剂所处的典型工作环境，确定各个通风口的通风量以及每个喷嘴的位置坐标。
16、进一步的，完成步骤8后，采用灭火系统地面模拟试验进行验证。
17、进一步的，划分网格时，应综合考虑计算设备的运行速度和计算精度，根据设备计算能力，调整时间精度δt，进而确定网格尺度大小。
18、进一步的，喷嘴附近灭火剂会瞬间发生剧烈的相变过程，速度场温度场等变化剧烈，根据实际计算情况，所述喷嘴附近至少5cm处应加密网格；
19、进一步的，所述三维流体仿真软件具体为fluent或cfx等；
20、进一步的，本方法利用数值计算仿真动力舱稳态流场数据。
21、进一步的，本方法利用稳态流场数据考虑流体速度对灭火剂扩散的影响。
22、本申请的有益效果在于：
23、避免浓度测试试验造成人力物力的浪费；可在方案阶段有效快速评价灭火系统性能；可减少采用数值计算评估灭火剂浓度分布耗费巨大计算代价。
24、本发明可使用在动力舱灭火系统设计过程中，它具有如下特点：
25、a)计算速度快：相比通过fluent中dpm模型计算灭火剂浓度，通过matlab构建有风时瞬时点源浓度方程方法求解灭火剂浓度分布，而通过fluent的dpm模型计算复杂的相变过程，对周围网格数量和质量要求较为严苛，同时计算过程容易发散，当动力舱较大时，所需网格数量较大，计算代价巨大。通过此方法，只需通过三维仿真软件计算稳态流场，可较大程度减少计算代价；
26、b)通用性强：本方法计算灭火剂浓度分布，是通过matlab构建有风时瞬时点源浓度方程，如换成其他灭火剂，可通过修改与灭火剂有关的扩散系统灯，建立新的灭火剂浓度扩散求解。针对不同型号，对动力舱及发动机附件简化，得到动力舱模型后，可按照本方法求解灭火剂浓度分布。此方法可应用在旋翼或固定翼灭火剂浓度求解上。
1.一种动力舱灭火剂浓度分布计算方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在1)之前，确定喷射灭火剂所处的典型工作环境，确定各个通风口的通风量以及每个喷嘴的位置坐标。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，完成8)后，采用灭火系统地面模拟试验进行验证。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，划分网格时，应综合考虑计算设备的运行速度和计算精度，根据设备计算能力，调整时间精度δt，进而确定网格尺度大小。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，喷嘴附近灭火剂会瞬间发生剧烈的相变过程，速度场温度场变化剧烈，根据实际计算情况，所述喷嘴附近至少5cm处应加密网格。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述三维流体仿真软件具体为fluent或cfx。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，本方法利用数值计算仿真动力舱稳态流场数据。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，本方法利用稳态流场数据考虑流体速度对灭火剂扩散的影响。
