(19)中华 人民共和国 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 202111542198.2 (22)申请日 2021.12.16 (71)申请人 西北工业大 学太仓长三角研究院 地址 215400 江苏省苏州市太 仓市科教新 城子冈路27号 申请人 北京宇航系统工程研究所 (72)发明人 陈福振　刘虎　严红　孙晓强　 (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 代理人 程华 (51)Int.Cl. G06F 30/15(2020.01) G06F 30/25(2020.01) G06F 30/28(2020.01) G06T 17/20(2006.01)G06F 119/08(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种用于航空发动机燃油雾化全过程性能 预测方法及系统 (57)摘要 本发明公开了一种用于航空发动机燃油雾 化全过程性能预测方法及系统。 该方法包括： 建 立燃油‑气体‑液滴多相流物理模型； 基于燃油 ‑ 气体‑液滴多相流物理模型， 采用有限体积方法 得到网格的中心速度场和流体体积分数分布情 况； 根据中心速度场和流体体积分数分布情况对 气体和液体进行划分； 采用正交笛卡尔网格自适 应方法对气液两相界面进行网格细化； 将雾化过 程中小于规定尺寸的液滴转化为拉格朗日粒子 点； 对网格内所包含的不同体积分数的拉格朗日 粒子进行计算， 得到不同时间节 点上的流场数据 和液滴数据。 本发明具有计算量小、 稳定性高、 液 体属性可调整、 液滴轨 迹可追踪等优势。 权利要求书2页 说明书13页 附图3页 CN 114218674 A 2022.03.22 CN 114218674 A 1.一种用于航空发动机 燃油雾化全过程 性能预测方法， 其特 征在于， 包括： 建立航空发动机燃油雾化喷嘴及喷雾流场 三维几何模型； 所述三维几何模型为网格模 型； ； 基于所述三维几何模型， 建立燃油 ‑气体‑液滴多相流物理模型； 所述燃油 ‑气体‑液滴 多相流物理模型包括对燃油 ‑气体两相流物理模型、 气液两相界面追踪的流体体积函数模 型以及燃油的表面张力和粘性力本构模型； 基于所述燃油 ‑气体两相流物理模型、 所述气液两相界面追踪的流体体积函数模型以 及燃油的表面张力和粘性力本构模型， 采用有限体积方法得到网格的中心速度场和流体体 积分数分布情况； 根据所述中心速度场和所述 流体体积分数分布情况对气体和液体进行划分； 采用正交笛卡尔网格自适应方法对气液两相界面进行网格细化； 将雾化过程中小于规定尺寸的液滴 转化为拉格朗日粒子点； 对网格内所包含的不同体积分数的拉格朗日粒子进行计算， 得到不同时间节点上的流 场数据和液滴数据。 2.根据权利要求1所述的用于航空发动机燃油雾化全过程性 能预测方法， 其特征在于， 在建立燃油 ‑气体‑液滴多相流物理模型之后， 还包括： 对雾化过程气体和燃油的物性参数 进行选取和 确定。 3.根据权利要求1所述的用于航空发动机燃油雾化全过程性 能预测方法， 其特征在于， 所述建立燃油 ‑气体‑液滴多相流物理模型， 具体包括： 建立燃油 ‑气体的两相流动物理模型； 建立燃油的表面张力和粘性力本构模型； 建立气液两相界面追踪的流体 体积函数模型； 建立液滴的离 散动力学模型； 建立液滴的拟流体模型。 4.根据权利要求3所述的用于航空发动机燃油雾化全过程性 能预测方法， 其特征在于， 对网格内所包含的不同体积分数的拉格朗日粒子进行计算， 得到不同时间节点上的流场数 据和液滴数， 具体包括： 当网格内的拉格朗日粒子体积分数小于等于0.02时， 采用离散单元法对液滴的离散动 力学模型进行离 散； 当网格内的拉格朗日粒子体积分数大于0.02时， 采用SDPH方法对液滴的拟流体模型进 行离散。 5.根据权利要求3所述的用于航空发动机燃油雾化全过程性 能预测方法， 其特征在于， 还包括： 当液滴发生剪切破碎时， 采用液滴的二次破碎模型TAB模型进行计算； 当液滴之间因相互碰撞作用而发生聚合、 反弹和破碎的问题， 采用O'Rourke模型进行 计算。 6.根据权利要求3所述的用于航空发动机燃油雾化全过程性 能预测方法， 其特征在于， 还包括： 对于DEM颗粒与SDPH粒子之间的相互作用问题， 采用DEM颗粒之间的相互作用力法则 进权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114218674 A 2行计算。 7.一种用于航空发动机 燃油雾化全过程 性能预测系统， 其特 征在于， 包括： 三维几何模型建立模块， 用于建立航空发动机燃油雾化喷嘴及喷雾流场三维几何模 型； 所述三维几何模型为网格模型； ； 多相流物理模型建立模块， 用于基于所述三维几何模型， 建立燃油 ‑气体‑液滴多相流 物理模型； 所述燃油 ‑气体‑液滴多相流物理模 型包括对燃油 ‑气体两相流物理模 型、 气液两 相界面追踪的流体 体积函数模型以及燃油的表面张力和粘性力本构模型； 中心速度场和流体体积分数分布情况确定模块， 用于基于所述燃油 ‑气体两相流物理 模型、 所述气液两相界面追踪的流体体积函数模型以及燃油的表面张力和粘性力本构模 型， 采用有限体积方法得到网格的中心速度场和流体 体积分数分布情况； 划分模块， 采用根据 所述中心速度场和所述流体体积分数分布情况对气体和液体进行 划分； 网格细化模块， 用于采用正交笛卡尔网格自适应方法对气液两相界面进行网格细化； 转换模块， 用于将雾化过程中小于规定尺寸的液滴 转化为拉格朗日粒子点； 计算模块， 用于对网格内所包含的不同体积分数的拉格朗日粒子进行计算， 得到不同 时间节点上的流场数据和液滴数据。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114218674 A 3