基于排污效率和吹风感指数的客舱空调最佳送风方式

针对飞机空调恒值信号送风工况下,客舱内发动机引气污染物清除效果不佳的问题,建立了5排座Boeing 737客舱仿真模型。结合粒子图像测速技术(PIV)验证客舱仿真模型合理性,以方波信号代替恒值信号对客舱送风,模拟计算了客舱天花板送风、侧壁送风、混合送风3种方式下舱内气流特征及引气污染物分布特性,提出将排污效率和吹风感指数相结合,确定飞机客舱最佳送风方式的方法,使用吹风感指数校核气流增速下乘客的热舒适性,再根据排污效率指标评估出最优送风工况。结果表明：相较于恒值信号送风,采用方波信号送风可以使得混合送风方式和侧壁送风方式排污效率分别提高8.2%和16.3%,且混合送风方式具有最优的排污效率,而天花板送风方式可将乘客呼吸区污染物浓度降至最低。     

一种清除引气污染物的空调梯形信号送风方法

针对现有飞机客舱空调采用常规的恒值信号送风，无法将引气污染物快速排出舱外的问题，采用计算流体力学（CFD）技术建立Boeing737飞机客舱仿真模型，并使用粒子图像测速（PIV）实验验证客舱仿真模型的准确性。提出客舱空调采用梯形信号送风，与客舱空调常规的恒值信号送风进行对比，以NO2为引气污染物，模拟在相同通风量不同信号送风下，天花板送风、侧壁送风、混合送风方式的流场特征与污染物扩散规律，将等效稀释通风量指标与吹风感指标结合，确定飞机空调最佳送风工况。仿真结果表明：采用等效稀释通风量指标对客舱整体排污效果进行评估，相比于恒值信号送风，客舱空调采用梯形信号送风在天花板送风、侧壁送风、混合送风方式下等效稀释通风量分别提高了78.2%、34.3%、23.1%。其中，客舱空调使用梯形信号送风在天花板送风方式下具有最好的排污效果，并且其吹风感指标DR(Draft Rating)低于20%，满足乘客热舒适性要求，梯形信号送风的吹风感指标优于方波信号送风，排污效果优于正弦信号送风。     

基于PMV-PPD的地面空调最佳送风速度

针对目前飞机地面空调恒速送风所造成的客舱热舒适性和节能效果不佳的问题,运用CFD技术建立了Boeing737飞机客舱的仿真模型,并通过实验室1∶1尺寸的Boeing737实验舱进行验证,证明所建立的CFD模型合理有效。在此模型基础上,模拟了飞机客舱内的风速场、温度场,根据采样点的风速和温度,分别得到不同送风速度下的客舱内热舒适性评价指标PMV和PPD,通过高斯拟合得到地面空调送风速度与PPD平均值之间的曲线关系,求解得到了满足热舒适性要求的地面空调最佳送风速度,从而实现地面空调的节能控制。     

高速列车客室空气污染物传播特征与净化效果

高速列车客室环境相对封闭,列车运行时,在送风方式和客室结构的综合影响下,空气污染物在流场中的传播特征复杂多变.本文基于具有完整空调系统、客室内装和风道结构的高速列车客室流场开展实车实验研究.结果表明,在客室中部产生的固态污染颗粒会造成上中下游污染物浓度不同程度的上升.其中,下游的污染物浓度上升最为剧烈.顶部送风模式相比...     

民机客舱颗粒污染物传播规律数值仿真及分析

采用数值模拟方法计算三种送风方式下突发性颗粒污染物在民机客舱内的传播规律,比较三种送风系统各自的优点及不足。结果表明：天花板送风系统能够有效地降低客舱内的温度,但乘客会有吹风感,且颗粒污染物的传播范围广;地板送风客舱内的温度分布不均匀,不易于颗粒污染物的传播,但污染物浓度高于其他两种送风方式;置换送风方式不易于颗粒污染物的传播,且污染物浓度值低,传播范围小,乘客没有吹风感,但不能有效地降低客舱内的温度。     

考虑污染物传播规律的飞机座舱送风方式研究

为充分认识飞机座舱内污染物传播机理并控制和减少座舱内污染物传播,研究了不同送风方式对座舱内污染物传播特性及空气品质的影响。以波音737-200机型为研究对象,利用CFD技术建立了5排座舱模型,模拟计算了天花板和天花板+侧壁两种送风方式下座舱内气流场及污染物浓度场,通过等比例实验舱对部分工况气流场和污染物浓度值进行验证,并以空气龄为评价指标对空气品质进行评价。结果表明：在同等送风量下,天花板+侧壁送风更有利于污染物的扩散,通风效果充分,而天花板送风更容易造成污染物单点聚积,通风效果较差,且经济性较差。     

单通道民用飞机客舱气流组织数值仿真研究

建立了单通道民用飞机客舱气流组织数值仿真模型,对不同的送风角度、送风速度和送风比例等状态的客舱气流组织进行了数值仿真研究,通过对比分析不同状态的仿真结果的流场、温度场、预期不满意百分率PPD、预测平均反应PMV、吹风感所引起的不满意率DR及其垂直温差导致的不满意率PD等热舒适性参数,发现水平角度送风、上风口较低风速和下风口较大风速、上风口风量少于下风口的设计较为合理。     

基于客流密度的地铁列车空调夏季送风温度控制模型研究

客流密度是影响地铁列车客室内热舒适性环境的重要因素,传统的地铁列车客室温度控制主要是根据UIC-553标准,以室内外温差作为控制核心.本文通过构建全尺寸地铁列车客室-乘客-空调送风耦合的一体化模型,利用实车试验与数值模拟相结合的方法,对地铁列车客室内的热舒适性展开研究.探讨客流密度对地铁列车客室内热舒适环境的影响规律以及不同客流密度下客室平均温度与空调送风温度之间的关系,得到了不同客流密度下能满足人体热舒适性体验的空调送风温度,提出了一种基于客流密度的地铁列车空调夏季送风温度控制模型.     

多功能厅岛型舞台采用喷口送风空调方式的数值分析

利用CFD技术,以某多功能厅为例,对该多功能厅岛型舞台空调采用喷口送风的三种气流组织方式下的温度场和速度场进行了数值模拟,从舒适节能的角度对三种气流气流组织方式进行了分析比较。结果表明,喷口对喷的送风方式具有流场对称的特点,但喷口射程偏小容易在中间区域形成涡流高温区,影响人员的舒适性。受灯光渡桥影响,屋顶回风的方式回风温度偏高,不利于空调系统节能。最后得出,喷口送风,灯光渡桥局部排风、下回风为针对此类建筑的最佳气流组织方式,从而可以为以后此类建筑的空调设计提供参考。     

民用机场航站楼构型对场内风场影响的数值分析

机场大风天气下的防风工作是机场运行管理的重要环节,复杂的大跨度航站楼构型在大风下,楼体附近不同区域的风场差异较大,局部风速加大和涡旋结构复杂是导致停场航空器不稳定的主要因素。本文首先定性分析了航站楼构型特点及其对流场的影响因素;然后通过对首都机场T3和大兴机场的航站楼建模,进行CFD数值仿真,得到两个航站楼的风场分布;最后,通过对风速场和涡量场分布规律分析,可知在航站楼指廊端气流分离剧烈导致风速增大并在后方形成加速带,同时迎风面边缘处涡量值较大,速度脉动剧烈,涡旋情况复杂。通过对航站楼风场的数值仿真,可以得到不同风速、风向角下,机场内风场分布规律,最终为机场的防风管理提供有力的理论支撑,提高机场运行安全管理水平。     

整流罩送风温度湿度参数探讨

针对以往整流罩送风温度及湿度工艺条件过于保守,导致空调系统设备过多、过大的现状,以保证整流罩内最佳温、湿度条件为前提,分析了整流罩内外的热、湿平衡,建立了整流罩内温、湿度与整流罩送风温、湿度之间的关系,从而得出整流罩送风温、湿度合适的工艺条件。按此工艺要求设计的空调系统与以往的相比,设备大大精简,投资减少,用电量减少。对运载火箭其他有关舱段送风温、湿度参数的确定亦具有参考价值。     

典型山地地形竖向风速分布特征

采用风洞试验与数值模拟相结合的方法,研究典型山地地形竖向风速的大小与分布。在风洞中模拟B类地貌边界层流场,采用眼镜蛇风速测量仪,测定了具有一定山脉长度的典型陡坡单山迎风坡竖向风速剖面,获得了离地10m高处竖向风速分布。对照试验结果对典型山地地形进行CFD模拟,研究了不同山体高度、山体坡度、山脉长度以及顺山脉(0°)和垂直山脉(90°)风向角下竖向风速的分布规律。通过上述研究发现:CFD结果与试验结果吻合良好;竖向风速在迎风坡离地10m高度处可达来流顺风向风速的60%;最大竖向风速出现在迎风坡2/3山高以上的区域;垂直山脉风向角下,迎风坡与山顶的最大竖向风速均随山脉长度递增;顺山脉风向角下,迎风坡最大竖向风速随山脉长度递减,山顶最大竖向风速受山脉长度变化影响较小。研究认为:在1/3山高以上的迎风坡位置应当考虑竖向风速,且在山高与山底直径之比大于1∶5时,需要考虑山顶位置的竖向风速。     

蒸发冷却空调送风状态点的确定方法探讨

从制冷降温原理的角度出发,通过与传统机械制冷空调送风状态点的确定方法进行对比,介绍了蒸发冷却空调的空气处理过程中直接蒸发冷却等焓降温、间接蒸发冷却等湿降温、复合式蒸发冷却先等湿降温后等焓降温的特点。根据以上特点,针对不同的空调系统形式,分析了确定蒸发冷却空调送风状态点的图解法与计算法。最后分别以全空气、空气—水系统为例,详细说明了计算法的计算步骤及公式。     

飞机客舱内空气污染物适航规章改进探讨

总结了飞机客舱内可能存在的空气污染物及其来源,分析统计了国内外现行的室内各类空气污染物浓度标准,并结合已有的各类实际机型客舱空气品质的调查报告探讨了机舱内空气污染物对人体健康的影响。研究结果表明:飞机客舱内可能出现的污染物的浓度基本上满足现行标准的限值,但在极少数的情况下气态污染物的浓度可能大于限值,故不能排除由于环境条件暴露所引起的对人体健康的影响。因此,建议民用航空部门严格审查当前适航规章的适用性并注重对于客舱空气质量的评价。     

宽体客机座舱COVID-19传播特性研究

针对新冠疫情下座舱内乘客因气流组织分布而产生交叉感染问题,以宽体客机座舱为对象,研究了座舱内COVID-19病毒的传播特性,并提出了人体微环境控制方法来抑制病毒在座舱内的传播。采用拉格朗日方法模拟了座舱旅客呼出带病毒飞沫,揭示了座舱内病毒传播轨迹和分布特性,分析了不同送风方式、送风速度以及人体微环境控制技术对座舱内病毒颗粒传播特性的影响。提出了相对暴露值量化不同位置乘客被病毒飞沫污染程度。结果表明：送风速度对座舱内病毒飞沫传播的影响相对较小,顶/侧送风的组合送风方式可有效降低病毒飞沫的扩散范围;在座舱上方增加气幕带送风式的人体微环境控制方法,有效降低了舱内病毒飞沫浓度,减小了人员交叉感染风险,相邻位置乘客感染的相对暴露值降低了65%,其他位置乘客相对暴露值降低约90%。     

近岸海域海面风速分布的预测方法研究

针对近岸海上风速观测比较困难,应用近岸海域流速垂直分布的理论模式和采用枚举法结合最小二乘法,通过实测流速分离,提出了一种新的近岸海面分速分布预测方法。并首先对实验室风生流实验和长江口北支河段的风速进行了检验性计算,获得了比较满意的结果。然后应用于长江口南支河段及口外实测流速的分离,实测流速分离后,不仅可获得海面风流速,用于估算作用于海表面10m的风速数据,而且还可从中得到海表面的摩擦风速。据此,结合对数风速分布可以对海面低空的风速分布进行预测。初步研究表明,此方法原理简单、过程合理、结果可信,是一种适用于现场资料分析计算的有效方法。     

自然风条件下露天试车台推力修正的数值模拟研究

为研究航空发动机在露天试车台的推力修正方案,开展航空发动机在不同自然风风速(0到5m/s)、风向(0到90°)下露天试车的数值仿真计算。分析不同自然风条件露天试车发动机进气道周围和进气道气动交界面流场分布特点,发现已往基于测量二次气流的室内试车台推力修正方法无法用于露天试车台;通过内流法推导出适用于露天试车台的航空发动机进气附加阻力计算公式,在此基础上结合仿真结果计算露天试车台发动机进气附加阻力和台架迎风阻力,并分析的风速对各项修正阻力的影响规律,给出台架迎风阻力与环境风速之间的拟合关系式,研究不同风向的侧风对台架阻力的影响规律。研究结果为实际露天基准试车试验开展提供理论研究帮助,并为测量推力修正给予指导。     

土木工程相关的台风近地风场实测研究

采用三维超声风速仪现场观测了台风"珍珠"和"派比安"的登陆过程,分析了两次台风过程的平均风速、风向变化历程以及台风脉动风速的概率密度分布,进一步研究了台风湍流强度、湍流积分尺度与阵风因子.结果表明:在低风速情况下,台风脉动风速接近正态分布,湍流强度与阵风因子存在近似线性关系,可用相关经验公式进行拟合。两次台风过程实测风速谱均可与某种理论谱模型较好吻合,通过拟合可以降低实测谱与理论谱的偏差。     

复合材料部件电加热防冰性能试验

在基于涡轮组和制冷机组联合制冷及气/液两流体喷嘴产生雾化水滴的小型直流式冰风洞中,进行了复合材料部件电加热防冰系统的性能试验.通过改变来流风速、模拟的结冰气象条件、电加热功率及加热方式,得到了不同防冰方式下试验件内的温度分布.结果表明:在本文研究范围内,相同防冰方式下电防冰加热功率随来流风速单调增加;空气温度和液态水含量对电加热功率的影响相互耦合;电加热功率与防护区内的温度及温度梯度成正比;相同防冰负荷下,采用分(多)区加热可以使防护区内的温度及温度梯度分布更合理.     

微下击暴流的流体动力学模型

与风暴相关的下击暴流现象产生一股类似于从空中指向地面的喷流。本文应用经典流体力学理论,借助于奇点分布方法所产生的流场,模拟了下击暴流接近地面部分的风速矢量分布。三维模型能产生水平、侧向和垂直方向的风切变。流体动力学模型对于研究在有暴风存在的条件下的飞机起飞和着陆具有实际的应用价值。它可以应用于数学仿真或“在线”、实时飞行模拟。