An aviation oxygen supply system based on a mechanical ventilation model

At high altitudes, an Aviation Oxygen Supply System(AOSS) protects pilots from low pressure and hypoxia by continuously providing oxygen corresponding to the pilots' dynamic respiratory properties.An AOSS mainly consists of oxygen supercharging machines which are used in a high-altitude flight cabin to supply pressurized oxygen to pilots.Therefore, it is of great significance to study the airflow dynamic characteristics of an AOSS for safe, continuous, and efficient oxygen supply.In this paper, an AOSS is firstly simplified and considered as a mechanical ventilation system.Then, its corresponding mathematical model is constructed.Next, to verify the mathematical model, a prototype AOSS with a lung simulator is proposed for an experimental study.Afterwards, to build a foundation for the optimization of the AOSS, the airflow dynamic characteristics of an aircraft are analyzed, and the effects of key parameters on the respiration system are researched.Through experimental and simulation studies, it can be concluded that the mathematical model is effective.Subsequently, for stability during the respiration process, we consider setting the equivalent throttling areas of the inspiration and expiration pipelines smaller within certain limits; additionally, an excessively high oxygen supply pressure will disturb smooth airflow, and in a low-pressure environment, the pressure can be 84 cm H_2O lower than the standard atmospheric pressure.This research can be referred to in the design of an oxygen supply system and the study on optimization of airflow dynamic characteristics.     

深凹露天矿通风风洞研制与模拟实验

本文扼要阐述了开展露天矿通风研究、尤其是进行实验室风洞物理模拟研究的必要性。对露天矿通风模拟风洞的研制作了简介,指出了本风洞所具有的特点。文中介绍了最近完成的二项风洞模拟实验:对大冶露天矿深部开采风流结构及其污染物扩散净化能力进行了模拟研究,发现该矿具有比较独特的三维风流结构;对大爆破后靠自然风力稀释烟尘蘑菇云团所需的停工通风时间,分别完成了以风速 U_0和炸药量 A 为单因素变量的两组试验,揭示了通风时间与地表风速 U_0、炸药量 A_0的本质联系,推导出了通风时间的计算式。     

吹吸气流隔断局部空间的基础研究

本文对用吹吸气流隔断局部空间时的气流运动进行基础研究。本研究的气流流动假定为二维、湍流、等温和稳定流动。动量方程式中的从属变量选用流函数和涡度(ψ—ω),湍流动能方程选用一方程式模型(K—L模型),以此作为吹吸气流流动的数学模型。数值解析结果与实验结果比较表明,用上述方法推导出的数学模型和计算程序能较好的反映实际流动情况。本研究对吹吸气流隔断局部空间的研究、设计、现场调试将具有一定的理论价值和工程应用价值。     

民用飞机个人通风送风温度对人体舒适性的影响

通过对某真实客机座舱进行建模，使用计算流体力学（CFD）的方法计算出不同个人通风送风温度下座舱内的温度场和流场分布。然后提取乘客头部区域温度与试验结果进行对比，验证模拟的可信度。最后结合基于人体平均皮肤温度的热舒适评价方法，对不同个人通风送风温度情况下的乘客舒适性进行研究。结果表明：不同个人通风送风温度对乘客头部区域温度影响较小，随着个人通风送风温度从7℃上升到14℃，乘客头部区域温度变化不超过0.8℃。不同个人通风送风温度对乘客平均皮肤温度以及热舒适性的影响较小，随着个人通风送风温度从7℃上升到14℃，目标乘客平均皮肤温度上升0.33℃。     

试验箱风速对航天器部件常压低温热变形试验的影响分析

文章以航天器机械臂为研究对象,采用流-热-固耦合方法仿真分析了单一送风形式下,试验箱不同送风速度对机械臂常压低温热变形的影响,并进行了试验验证。分析发现:随着送风速度的增大,机械臂表面的温度场分布更均匀且温度值更接近于设定值,从而更有利于低温热变形试验的实施;但由于存在环境噪声,必须经过静置稳定后才可以进行变形测量。此分析结果可以用于指导航天器部件常压低温热变形试验更加精确、高效地实施。     

矩形埋入式进气口引气流量规律研究

矩形埋入式进气口是一种新型冷风道引气方式,其功能是将飞机外部冷空气引入飞机内部使用。所讨论的矩形埋入式进气口主要应用于发动机舱通风冷却系统。通过对矩形埋入式进气口在亚-跨-超声速范围内流量特性的数值仿真计算,发现在条件不变的情况下,随着导流板角度增大,进气口引气流量单调减小。结合风洞吹风试验结果和工程实际需要,认为导流扳角度在15°左右可以参考使用,研究结果可为发动机舱通风冷却系统设计提供参考。     

通风失效后民用飞机EE舱温度计算研究

建立了EE舱通风失效状态下温度计算模型,计算了热天巡航状态下通风失效后EE舱空气温度变化。针对通风失效后一段时间内EE舱空气超温的情况,提出了通风失效后可关断部分不影响飞行安全的电子设备以降低进入EE舱的热流、利用飞机内外压差产生的排气冷却备份、降低绝热层热阻等设计和操作措施的建议。     

特异热环境下人体热调节的生物传热学问题

 分析了影响人体热调节的航空航天特异热环境因素,着重讨论了该环境下人体热调节仿真的生物传热学问题。文中给出了人体血液换热、热 /振动复合环境下的生物热方程、着装有主动热控功能的传热边界条件问题等的研究结果,并提出今后应关注微重力环境对人体热调节影响研究的建议。     

多舱段载人航天器氧分压控制仿真分析

为确保乘员安全性,载人航天器需通过氧分压控制系统将密封舱内的氧分压控制在指标范围内.提出了一种两舱段载人航天器密封舱氧分压控制系统数学模型,包括密封舱体、乘员、供氧组件、舱间通风(IMV)等多个子模块.通过与相关试验数据进行对比,证明了数学模型的准确性.针对由两个容积为60 m3密封舱组成的组合体,利用该模型分析了乘员驻留位置、舱间通风量、氧分压监测模式对两舱氧分压的影响.结果表明:当舱间通风量为0.5 m3/min 且6人驻留在氧分压非主控舱时,两舱氧分压上限差别达到2.2 kPa.两舱氧分压差别会随着舱间通风量的增加而减小.单舱监测模式和两舱监测模式对两舱氧分压影响并不显著,当舱间通风量超过1.5 m3/min时,两种控制模式的氧分压控制效果趋于一致.      

载人航天器密封舱内除湿研究

为保证航天员在轨生活健康,避免密封舱内结露,对载人航天器密封舱内空气除湿进行了理论研究:针对载人航天器地面封舱前干空气置换,建立了相对湿度估算模型;对航天器在轨采用冷凝干燥装置主动除湿进行了研究,建立了密封舱内空气湿度平衡方程,推导出冷凝干燥风机风量估算模型。相对湿度估算模型及风机风量估算模型可为实际工程设计提供参考。