(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 20221089454 4.1 (22)申请日 2022.07.28 (71)申请人 西北工业大 学 地址 710072 陕西省西安市友谊西路127号 (72)发明人 彭枢廷　彭家璇　刘维伟　梁涵　 樊奕萌　陈福振　严红　 (74)专利代理 机构 北京方圆嘉 禾知识产权代理 有限公司 1 1385 专利代理师 王月松 (51)Int.Cl. G06F 30/17(2020.01) G06F 30/23(2020.01) G06F 30/28(2020.01) G06F 111/10(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种航空发动机燃油雾化喷嘴的流量预测 方法及系统 (57)摘要 本发明公开了一种航空发动机燃油雾化喷 嘴的流量预测方法及系统。 该方法包括： 基于燃 油喷嘴的三维几何模型确定关键部位的尺寸参 数； 对三维几何模型进行网格划分， 构建燃油喷 嘴的数值网格模 型； 构建燃油在喷嘴内流动的物 理模型； 基于数值网格模型， 采用数值模拟方法 对物理模型进行离散求解， 得到液体压降、 主油 路底杯流量、 主油路喷嘴喷口流量和副油路喷嘴 喷口流量； 根据压降计算阻力损失， 并根据阻力 损失计算阻力损失系数； 计算压力损失系数余 量； 根据压降、 阻力损失系数以及压力损失系数 余量计算燃油雾化喷嘴的流量。 本发 明从外部导 入几何模型进行数值模拟计算与直接使用理论 预测模型进行计算两个方向， 实现了对喷嘴流量 精确、 稳定的计算。 权利要求书2页 说明书16页 附图3页 CN 115238416 A 2022.10.25 CN 115238416 A 1.一种航空发动机 燃油雾化喷 嘴的流量预测方法， 其特 征在于， 包括： 基于燃油喷嘴的三维几何模型确定关键部位的尺寸参数； 所述关键部位包括主油路底 杯、 主油路喷 嘴喷口和副油路喷 嘴喷口； 对所述三维几何模型进行网格划分， 构建燃油喷 嘴的数值网格模型； 构建燃油在喷 嘴内流动的物理模型； 基于所述数值网格模型， 采用数值模拟方法对所述物理模型进行离散求解， 得到液体 压降、 主油路底杯流 量、 主油路喷 嘴喷口流量和副油路喷 嘴喷口流量； 根据所述压降计算所述燃油喷嘴的阻力损失， 并根据所述阻力损失计算阻力损失系 数； 根据所述液体压降、 所述主油路底杯流量、 所述主油路喷嘴喷口流量、 所述副油路喷嘴 喷口流量以及所述尺 寸参数计算压力损失系数余量； 所述压力损失系数余量包括主油路底 杯中心孔处的局部压力损失系数余量、 主油路喷嘴前端出口处的局部压力损失系数余量以 及副油路喷 嘴前端出口处的局部 压力损失系数余 量； 根据所述压降、 所述阻力损失系数以及所述压力损失系数余量计算燃油雾化喷嘴的流 量。 2.根据权利要求1所述的航空发动机燃油雾化喷嘴的流量预测方法， 其特征在于， 所述 根据所述压降、 所述阻力损失系 数以及所述压力损失系 数余量计算燃油雾化喷嘴的流量， 具体包括： 根据所述压降、 所述阻力损失系数以及所述压力损失系数余 量计算燃油流动速度； 根据所述燃油流动速度计算燃油雾化喷 嘴的流量。 3.根据权利要求1所述的航空发动机燃油雾化喷嘴的流量预测方法， 其特征在于， 所述 物理模型的构建过程中， 采用N ‑S方程描述燃油在喷嘴内的实际流动， 采用RNGk ‑ε湍流模 型 描述燃油在喷 嘴内流动时的湍流行为。 4.根据权利要求1所述的航空发动机燃油雾化喷嘴的流量预测方法， 其特征在于， 所述 直管沿程阻力损失hf1的计算公式如下： 其中， λ为摩擦系数， d为 直管直径， u为燃油流速， l 为直管长度。 5.根据权利要求1所述的航空发动机燃油雾化喷嘴的流量预测方法， 其特征在于， 所述 局部阻力损失hf2的计算公式为 或者 其中， u为燃油流速， 为局部 阻力系数， λ为摩擦系数， d为 直管直径， le为管阀件的当量长度。 6.根据权利要求1所述的航空发动机燃油雾化喷嘴的流量预测方法， 其特征在于， 所述 主油路底杯中心孔处的局部 压力损失系数余 量ξ1的计算公式为： 其中， qv1为主油路底杯流量， Ahole为主油路底杯中心孔截面积， Ain1为主油路底杯进口 截面， Aout1为主油路底杯出口截面积， Δp1为主油路底杯中心孔压降， ρ 为密度。权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115238416 A 27.根据权利要求6所述的航空发动机燃油雾化喷嘴的流量预测方法， 其特征在于， 所述 主油路喷 嘴前端出口处的局部 压力损失系数余 量ξ2的计算公式为： 其中， qv2为主喷口流量， Ain2为主油路喷嘴前端出口前的宽通道截面积， Aout2为主油路 喷嘴出口外的通道 截面积， Acao2为主油路喷嘴前端出口斜槽的截面积， Δp2为主油路喷嘴前 端出口处压降。 8.根据权利要求7所述的航空发动机燃油雾化喷嘴的流量预测方法， 其特征在于， 所述 副油路喷 嘴前端出口处的局部 压力损失系数余 量ξ3的计算公式为： 其中， qv3为副喷口流量， Ain3为副油路喷嘴前端锥形渐缩管前的宽通道截面积， Acao3为 副油路喷嘴前端渐缩管斜槽截面积， Aout3为副油路喷嘴前端出口外圆环 截面积， Δp3为副油 路喷嘴前端出口处压降。 9.一种航空发动机 燃油雾化喷 嘴的流量预测系统， 其特 征在于， 包括： 尺寸参数确定模块， 用于基于燃油喷嘴的三维几何模型确定关键部位的尺寸参数； 所 述关键部位包括主油路底杯、 主油路喷 嘴喷口和副油路喷 嘴喷口； 数值网格模型构建模块， 用于对所述三维几何模型进行网格划分， 构建燃油喷嘴的数 值网格模型； 物理模型构建模块， 用于构建燃油在喷 嘴内流动的物理模型； 离散求解模块， 用于基于所述数值网格模型， 采用数值模拟方法对所述物理模型进行 离散求解， 得到液体压降、 主油路底杯流 量、 主油路喷 嘴喷口流量和副油路喷 嘴喷口流量； 阻力损失及阻力损失系数计算模块， 用于根据所述压降计算所述燃油喷嘴的阻力损 失， 并根据所述阻力损失计算阻力损失系数； 压力损失系数余量计算模块， 用于根据 所述液体压降、 所述主油路底杯流量、 所述主油 路喷嘴喷口流量、 所述副油路喷嘴喷口流量以及所述尺寸参数计算压力损失系数余量； 所 述压力损失系数余量包括主油路底杯中心孔处的局部压力损失系数余量、 主油路喷嘴前端 出口处的局部 压力损失系数余 量以及副油路喷 嘴前端出口处的局部 压力损失系数余 量； 燃油雾化喷嘴流量计算模块， 用于根据所述压降、 所述阻力损 失系数以及所述压力损 失系数余 量计算燃油雾化喷 嘴的流量。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115238416 A 3