1.本发明属于飞机室内试验用排气管道技术领域，尤其是涉及一种飞机室内试验用排气管道参数优化方法。
背景技术：
2.民用飞机在飞机实验室进行发动机开车/慢车试验时，会将高温尾气排出至密闭实验室内，破坏试验环境，危害试验安全，因此需要将发动机尾气排出至飞机实验室外。飞机上大涵道比涡扇发动机内涵道排气为高温燃气且质量流量较小，可将涡扇发动机内涵、外涵气流分割处理，内涵高温燃气被排出飞机实验室，外涵低温空气部分被排出飞机实验室，部分被排入飞机实验室，这种尾气排气方式可以大大减少空气补偿量，利于飞机室内试验时室内温度和压力的稳定。
3.因此，需要一种飞机室内试验用排气管道参数优化方法，通过排气管道直径参数和排气管道的入口静压参数优化，确保内涵高温燃气被排出实验室，外涵低温空气部分被排出实验室，部分被排入实验室，以利于飞机室内试验时室内温度和压力的稳定，且满足飞机上涡扇发动机试验要求状态和室内新风系统送入室内的质量流量。
技术实现要素：
4.本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种飞机室内试验用排气管道参数优化方法，其方法步骤简单，设计合理通过排气管道直径参数和排气管道的入口静压参数优化，确保内涵高温燃气被排出实验室，外涵低温空气部分被排出实验室，部分被排入实验室，以利于飞机室内试验时室内温度和压力的稳定，且满足飞机上涡扇发动机试验要求状态和室内新风系统送入室内的质量流量。
5.为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种飞机室内试验用排气管道参数优化方法，其特征在于：所述排气管道和设置在室内的飞机上涡扇发动机同轴布设，且所述排气管道的入口距离飞机上涡扇发动机尾椎末端的间距为0到2米，该方法包括以下步骤：步骤一、确定室内试验时飞机上涡扇发动机的参数：步骤101、获取室内试验时飞机上涡扇发动机中内涵喷管的质量流量,内涵喷管的总温和内涵喷管的总压并输入计算机；步骤102、获取室内试验时飞机上涡扇发动机中外涵喷管的质量流量,外涵喷管的总温和外涵喷管的总压并输入计算机；步骤103、获取室内试验时飞机上涡扇发动机所处室内环境的压力；步骤二、获取飞机上涡扇发动机中内涵及外涵的特征参数：采用计算机获取飞机上涡扇发动机中内涵流通面积和外涵流通面积；步骤三、获取飞机室内试验用排气管道直径范围：
步骤301、采用计算机根据公式,得到内涵射流直径；其中，表示圆周率；步骤302、采用计算机根据公式,得到外涵射流直径；步骤303、获取飞机室内试验用排气管道直径，且；步骤四、获取不同排气管道直径和排气管道入口静压下排气管道的总排气流量：步骤401、在下，设定各个排气管道直径分别为，...，，...，;其中，和均为正整数，且，表示排气管道的第个设计直径，从至逐渐递增，且～均位于范围内；步骤402、采用计算机根据公式,得到在第个设计直径下飞机室内试验时飞机上涡扇发动机中仅内涵气流全部进入排气管道时的第个临界静压；其中，表示空气的比热容比，表示空气气体常数，且；步骤403、设定在第个设计直径下排气管道入口静压，且；步骤404、在下，设定各个排气管道入口静压设计值分别为，...，，...，；其中，表示在第个设计直径下排气管道入口的第个静压设计值，且和均为正整数；，至逐渐增大且～均位于范围内；步骤405、输入第个设计直径和在第个设计直径排气管道入口的第个静压设计值，计算机调用排气管道总排气质量流量模块，得到在第个设计直径第个静压设计值下排气管道总排气质量流量；步骤406、多次重复步骤402至步骤405，得到在第个设计直径第个静压设计值下排气管道总排气质量流量；步骤五、获取排气管道直径、排气管道入口的静压及总排气质量流量曲线：步骤501、采用计算机在第个设计直径下，以排气管道入口的静压为横坐标，
以排气管道总排气质量流量为纵坐标，绘制步骤405中的，...，，...，和各个排气管道入口的静压对应的，...，，...，的各个点，并拟合得到第条排气管道入口的静压和排气管道总排气质量流量之间的关系曲线；步骤502、多次重复步骤501，采用计算机在第个设计直径下，以排气管道入口的静压为横坐标，以排气管道总排气质量流量为纵坐标，绘制步骤405中的，...，，...，和各个排气管道入口的静压对应的，...，，...，的各个点，并拟合得到第条排气管道入口的静压和排气管道总排气质量流量之间的关系曲线；其中，条排气管道入口的静压和排气管道总排气质量流量之间的关系曲线在同一幅图上，得到排气管道入口的静压和排气管道总排气质量流量曲线图；步骤六、获取飞机室内试验用排气管道优化参数：步骤601、获取飞机室内试验时飞机上涡扇发动机试验所要求的状态下排气管道入口静压的下限值和排气管道入口静压的上限值；其中，小于；步骤602、获取飞机室内试验时室内新风系统送入室内的质量流量最大值和质量流量最小值；步骤603、采用计算机在步骤五中获取的排气管道入口的静压和排气管道总排气质量流量曲线图上，过横坐标画排气管道入口的静压等于和的直线，同时过纵坐标画排气管道总排气质量流量等于和的直线，将曲线图中该四条直线围设的区域中的最小设计直径记作，最大设计直径记作；将曲线图中该四条直线围设的区域中的最小设计静压记作，最大设计静压记作；步骤604、采用计算机得到排气管道直径参数优化后范围为～，排气管道的入口静压参数优化后范围为～。
6.上述的一种飞机室内试验用排气管道参数优化方法，其特征在于：步骤二中采用计算机获取飞机上涡扇发动机中内涵流通面积和外涵流通面积，具体过程如下：步骤201、采用计算机根据公式,得到内涵压比；采用计算机根据公式,得到内涵流量系数；其中，表示空气的比热容比，表示空气气体常数，且；采用计算机根据公式,得到内涵流通面积；
步骤202、采用计算机根据公式,得到外涵压比；采用计算机根据公式,得到外涵流量系数；采用计算机根据公式,得到外涵流通面积。
7.上述的一种飞机室内试验用排气管道参数优化方法，其特征在于：步骤405中计算机调用排气管道总排气质量流量模块，得到在第个设计直径第个静压设计值下排气管道总排气质量流量，具体过程如下：步骤4051、根据公式,得到在第个设计直径第个静压设计值下的内涵压比；步骤4052、根据公式,得到在第个设计直径第个静压设计值下的内涵流量系数；步骤4053、根据公式,得到在第个设计直径第个静压设计值下进入排气管道的内涵气流所占面积；步骤4054、根据公式,得到在第个设计直径第个静压设计值下进入排气管道的外涵气流所占面积；步骤4055、根据公式,得到在第个设计直径第个静压设计值下进入排气管道的外涵气流流量；步骤4056、根据公式,得到在第个设计直径第个静压设计值下排气管道总排气质量流量。
8.上述的一种飞机室内试验用排气管道参数优化方法，其特征在于：步骤401中，时，；其中，表示排气管道的第个设计直径，表示直径增大调整量，且的取值范围为0.01m～0.1m；
步骤404中，时，其中，表示在第个设计直径下排气管道入口的第个静压设计值，表示排气管道入口静压增大调整量，且的取值范围为1pa～10pa。
9.本发明与现有技术相比具有以下优点：1、本发明飞机室内试验用排气管道参数优化方法步骤简单、实现方便且操作简便，确保室内试验时飞机上涡扇发动机内涵高温燃气通过排气管道被全部排出实验室，外涵低温空气部分通过排气管道被部分排出实验室部分进入实验室，以利于飞机室内试验时室内温度和压力的稳定。
10.2、本发明飞机室内试验用排气管道参数优化方法操作简便且使用效果好，首先是确定室内试验时飞机上涡扇发动机的参数和飞机上涡扇发动机中内涵及外涵的特征参数，其次获取飞机室内试验用排气管道直径范围以及不同排气管道直径和排气管道入口静压下排气管道的总排气流量，然后获取排气管道直径、排气管道入口的静压及总排气质量流量曲线，最后根据飞机室内试验时飞机上涡扇发动机试验所要求的状态和室内新风系统送入室内的质量流量得到排气管道直径参数优化后范围和排气管道的入口静压参数优化后范围，实现了排气管道参数设计优化。
11.3、本发明通过对飞机室内试验用排气管道参数优化，不仅能确保飞机室内试验时飞机上涡扇发动机能满足试验要求状态，而且确保飞机上涡扇发动机内涵高温燃气通过排气管道被全部排出实验室，且确保通过新风系统送入室内的质量流量满足实验室要求。
12.4、本发明计算机调用排气管道总排气质量流量模块，得到在第个设计直径第个静压设计值下排气管道总排气质量流量，避免目前飞机上涡扇发动机内涵和外涵气体质量流量采用数值仿真方法，从而避免数值仿真方法中模型复杂网格划分困难和计算周期较长。
13.综上所述，本发明方法步骤简单，设计合理通过排气管道直径参数和排气管道的入口静压参数优化，确保内涵高温燃气被排出实验室，外涵低温空气部分被排出实验室，部分被排入实验室，以利于飞机室内试验时室内温度和压力的稳定，且满足飞机上涡扇发动机试验要求状态和室内新风系统送入室内的质量流量。
14.下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
15.图1为本发明的方法流程框图。
16.图2为本发明不同排气管道直径、排气管道入口的静压和排气管道总排气质量流量曲线图。
具体实施方式
17.如图1所示的一种飞机室内试验用排气管道参数优化方法，所述排气管道和设置在室内的飞机上涡扇发动机同轴布设，且所述排气管道的入口距离飞机上涡扇发动机尾椎末端的间距为0到2米，该方法包括以下步骤：
步骤一、确定室内试验时飞机上涡扇发动机的参数：步骤101、获取室内试验时飞机上涡扇发动机中内涵喷管的质量流量,内涵喷管的总温和内涵喷管的总压并输入计算机；步骤102、获取室内试验时飞机上涡扇发动机中外涵喷管的质量流量,外涵喷管的总温和外涵喷管的总压并输入计算机；步骤103、获取室内试验时飞机上涡扇发动机所处室内环境的压力；步骤二、获取飞机上涡扇发动机中内涵及外涵的特征参数：采用计算机获取飞机上涡扇发动机中内涵流通面积和外涵流通面积；步骤三、获取飞机室内试验用排气管道直径范围：步骤301、采用计算机根据公式,得到内涵射流直径；其中，表示圆周率；步骤302、采用计算机根据公式,得到外涵射流直径；步骤303、获取飞机室内试验用排气管道直径，且；步骤四、获取不同排气管道直径和排气管道入口静压下排气管道的总排气流量：步骤401、在下，设定各个排气管道直径分别为，...，，...，;其中，和均为正整数，且，表示排气管道的第个设计直径，从至逐渐递增，且～均位于范围内；步骤402、采用计算机根据公式,得到在第个设计直径下飞机室内试验时飞机上涡扇发动机中仅内涵气流全部进入排气管道时的第个临界静压；其中，表示空气的比热容比，表示空气气体常数，且；步骤403、设定在第个设计直径下排气管道入口静压，且；步骤404、在下，设定各个排气管道入口静压设计值分别为，...，，...，；其中，表示在第个设计直径下排气管道入口的第个静压设计值，且和均为正整数；，至逐渐增大且～均位于
范围内；步骤405、输入第个设计直径和在第个设计直径排气管道入口的第个静压设计值，计算机调用排气管道总排气质量流量模块，得到在第个设计直径第个静压设计值下排气管道总排气质量流量；步骤406、多次重复步骤402至步骤405，得到在第个设计直径第个静压设计值下排气管道总排气质量流量；步骤五、获取排气管道直径、排气管道入口的静压及总排气质量流量曲线：步骤501、采用计算机在第个设计直径下，以排气管道入口的静压为横坐标，以排气管道总排气质量流量为纵坐标，绘制步骤405中的，...，，...，和各个排气管道入口的静压对应的，...，，...，的各个点，并拟合得到第条排气管道入口的静压和排气管道总排气质量流量之间的关系曲线；步骤502、多次重复步骤501，采用计算机在第个设计直径下，以排气管道入口的静压为横坐标，以排气管道总排气质量流量为纵坐标，绘制步骤405中的，...，，...，和各个排气管道入口的静压对应的，...，，...，的各个点，并拟合得到第条排气管道入口的静压和排气管道总排气质量流量之间的关系曲线；其中，条排气管道入口的静压和排气管道总排气质量流量之间的关系曲线在同一幅图上，得到排气管道入口的静压和排气管道总排气质量流量曲线图；步骤六、获取飞机室内试验用排气管道优化参数：步骤601、获取飞机室内试验时飞机上涡扇发动机试验所要求的状态下排气管道入口静压的下限值和排气管道入口静压的上限值；其中，小于；步骤602、获取飞机室内试验时室内新风系统送入室内的质量流量最大值和质量流量最小值；步骤603、采用计算机在步骤五中获取的排气管道入口的静压和排气管道总排气质量流量曲线图上，过横坐标画排气管道入口的静压等于和的直线，同时过纵坐标画排气管道总排气质量流量等于和的直线，将曲线图中该四条直线围设的区域中的最小设计直径记作，最大设计直径记作；将曲线图中该四条直线围设的区域中的最小设计静压记作，最大设计静压记作；步骤604、采用计算机得到排气管道直径参数优化后范围为～，排气管道
的入口静压参数优化后范围为～。
18.本实施例中，步骤二中采用计算机获取飞机上涡扇发动机中内涵流通面积和外涵流通面积，具体过程如下：步骤201、采用计算机根据公式,得到内涵压比；采用计算机根据公式,得到内涵流量系数；其中，表示空气的比热容比，表示空气气体常数，且；采用计算机根据公式,得到内涵流通面积；步骤202、采用计算机根据公式,得到外涵压比；采用计算机根据公式,得到外涵流量系数；采用计算机根据公式,得到外涵流通面积。
19.本实施例中，步骤405中计算机调用排气管道总排气质量流量模块，得到在第个设计直径第个静压设计值下排气管道总排气质量流量，具体过程如下：步骤4051、根据公式,得到在第个设计直径第个静压设计值下的内涵压比；步骤4052、根据公式,得到在第个设计直径第个静压设计值下的内涵流量系数；步骤4053、根据公式,得到在第个设计直径第个静压设计值下进入排气管道的内涵气流所占面积；步骤4054、根据公式,得到在第个设计直径第个静压设计值
下进入排气管道的外涵气流所占面积；步骤4055、根据公式,得到在第个设计直径第个静压设计值下进入排气管道的外涵气流流量；步骤4056、根据公式,得到在第个设计直径第个静压设计值下排气管道总排气质量流量。
20.本实施例中，步骤401中，时，；其中，表示排气管道的第个设计直径，表示直径增大调整量，且的取值范围为0.01m～0.1m；步骤404中，时，其中，表示在第个设计直径下排气管道入口的第个静压设计值，表示排气管道入口静压增大调整量，且的取值范围为1pa～10pa。
21.本实施例中，总温指一流体以绝热过程完全静止时，它的动能将转化为内能时反映出来的温度。
22.本实施例中，总压，又称驻点压力，指气流速度等熵滞止到零时的压力，是气流中静压与动压之和。
23.本实施例中，直径增大调整量的取值为0.1m。
24.本实施例中，排气管道入口静压增大调整量的取值为5pa。
25.本实施例中，室内试验时飞机上涡扇发动机所处室内环境的压力。
26.本实施例中，需要说明的是，排气管道入口静压的上限值小于各个不同设计直径下的临界静压的最小值。
27.本实施例中，计算机调用排气管道总排气质量流量模块，得到在第个设计直径第个静压设计值下排气管道总排气质量流量，避免目前飞机上涡扇发动机内涵和外涵气体质量流量采用数值仿真方法，从而避免数值仿真方法中模型复杂网格划分困难并且计算周期较长。
28.本实施例中，需要说明的是，图2中横坐标排气管道入口的静压的单位为pa，纵坐标中排气管道总排气质量流量的单位为kg/s,排气管道直径的单位为m。
29.综上所述，本发明方法步骤简单，设计合理通过排气管道直径参数和排气管道的入口静压参数优化，确保内涵高温燃气被排出实验室，外涵低温空气部分被排出实验室，部分被排入实验室，以利于飞机室内试验时室内温度和压力的稳定。
30.以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。