FloEFD成功为Bell Helicopter改进油箱设计、节省油箱成本

背景介绍

    Bell Helicopter 是一家为许多商业和军事客户设计直升机的企业。对军事客户设计的直升机需要具有防御功能，以便在各种环境中保护直升机和内部人员。 Bell Helicopter 需要一种非常经济的评估方法，用以得到可靠的分析结果进而指导直升机的设计。

    Bell 的工程师被要求重新考虑和优化直升机的一个子系统，这个系统将氮气注入到直升机的油箱中，以取代氧气作为燃料的消耗。这样即便油箱被导弹击中，也不会有爆炸的危险。假设直升机处于敌人的火力之下，需要尽可能快的驶离现场，所以注入的氮气必须迅速填充满油箱。

    在直升机起飞驶离现场之前，飞行员必须等待多长时间？什么时候他或她完全有信心油箱中的气体不会危及飞机的安全？这是一个时间问题，更是一个争分夺秒的问题。

    通常，这类问题可以通过实际的物理测试得到答案。但测试方法昂贵，并且耗时很长。 Bell 公司自身的特点会使测试的费用成倍增加，主要是因为直升机的通风系统是由欧洲的分包商负责，其它涉及的公司员工必须携带昂贵的设备到欧洲进行相关的测试工作。

    Bell 工程师使用 FloEFD 软件划分网格

解决方案

    负责进行评估工作的工程师选择FloEFD 对直升机油箱内部的气体流动特性进行分析。她参考了 Bell 评估的详细工作步骤和实际的油箱形状。她从 Bell 整合产品团队处获得了初始条件，并且将其作为实体模型的边界条件。在 FloEFD 完成网格划分之后（图17），她对油箱进行了详细了分析，以获得油箱分析的网格独立解。油箱外部的温度对于油箱的状况有非常重要地影响。划分的网格必须能够精确的捕捉到流体流动方面的细小特征。

    在网格划分和定义完成之后，工程师对模型进行求解并且生成后处理可视化图片（图18）。FloEFD 也可以生成一个氧气浓度随时间变化的图表。

图18通过FloEFD生成了直升机油箱内气体流动的迹线

结果描述

    由仿真结果得到的氧气浓度等值面图表明油箱的某些区域没有足够的气体进口。相应的这个潜在的设计风险被以比实验测试低很多的代价进行证实和解决。其中的一个解决方案就是增加一个辅助的气体再分配喷嘴。如果到了模型测试阶段再发现这个问题，需要解决问题的花费是相当大的，并且有可能延误项目的研发。

    在没有专业 CFD 分析专家介入的情况下，FloEFD 可以使工程师评估和改进方案设计。及时和精确的 FloEFD 分析节省了研发后期设计方案更改的费用。此外，工程师可以解决方案设计中的问题，从而节省了分析专家的人力和时间。

编辑：liww