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。     

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。     

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%。     

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℃。     

歼击机座舱空气流动和传热的数值模拟与实验

根据歼击机座舱内空气流动和传热的特点,建立了座舱内壁面传热边界条件计算模型和空气分配系统供气边界条件计算模型,在此基础上建立了歼击机座舱流场和温度场数值仿真平台,并利用地面模拟实验验证了仿真平台的有效性。计算结果与实验结果的对比表明：该平台能较真实地反映座舱壁面传热的不均匀性,以及空气分配系统供气孔口流出气流流量和温度的不均匀性与非对称性;速度场和温度场计算结果与实验结果的误差分别约为15%和6%,这证明了该平台具有较高的模拟精度和工程应用价值。     

隔板对双座座舱热舒适性的影响

<正>在考虑空气温度、相对湿度、风速和辐射影响的基础上,针对座舱热舒适性开展了研究。通过对湿黑球温度指数的简化,得到简化的湿黑球温度指数WBGTs,并作为座舱热舒适性的评价指标。同时,针对某种型号的双人座舱进行通风方案的数值模拟,研究了内部隔板对人体热舒适性的影响。计算结果表明,在合适的气流组织下,隔板对双座座舱内热舒适性的影响作用不明显,在设计中可以取消隔板设计。     

飞机座舱热力特性的数值模拟研究

确定飞机座舱热力特性是座舱结构和环境控制系统设计的重要内容,采用数值方法研究座舱内空气微环境参数随座舱结构参数、空调系统供气参数的变化规律,并与实验研究进行了对比。     

大型结冰风洞气流场适航符合性验证

大型结冰风洞气流场适航符合性是大型结冰风洞适航应用的先决条件。为验证3 m×2 m结冰风洞气流场适航符合性,首先建立了结冰风洞气流场适航符合性验证方法,然后针对主试验段构型,开展了气流场适航符合性验证试验,考察了试验段气流速度和喷嘴干空气射流对流场特征参数(气流速度、气流偏角和气流湍流度)的影响,最后评估了试验段内气流场品质,获得了结冰风洞气流场控制包线。结果表明:喷雾耙结构会影响试验段内气流速度和气流偏角空间分布形态,进而导致了非均匀峰值区的形成;增大试验段气流速度会改善气流场品质,但喷嘴干空气射流会显著恶化试验段气流速度低于60 m/s的气流场品质;3 m×2 m结冰风洞主试验段气流场品质在主要试验速度范围内均满足适航审定要求。     

三种通风方式下的室内气流组织和室内空气品质的数值分析

采用雷诺平均的Navier—Stokes方程与RNC的κ-ε涡粘性湍流模型，针对三种不同通风方案，对内设障碍物、污染源和集中热源的房间内的三维速度场、温度场以及污染物CO2的浓度分布进行了数值模拟分析。给出了污染物的质量组份的对流一扩散方程，介绍了通风效率的概念。通过对三种通风方式的气流组织和室内空气品质的比较得出，置换通风可使室内工作区得到较高的空气品质、较高的热舒适性，并具有较高的通风效率。     

飞机环控系统供气温度、流量和湿度对座舱热负荷的影响

 将歼击机前机身置于电辐射加温器内,当座舱盖温度达６０℃,飞机座舱驾驶杆周围温度稳定在４０℃时,座舱空气调节系统使用不同的供气温度、供气流量、含湿量进行通风降温,观察对座舱温度和人体温度参数的影响。供气温度与座舱三球温度指数（ＷＢＧＴ）和座舱平均舱温（Ｔｄｂ）呈正相关。供气流量３００ｋｇ／ｈ降温效果优于２５０ｋｇ／ｈ。供气温度与２０ｍｉｎ时的平均皮肤温度下降值（ΔＴｓｋ）呈负相关。供气温度高,人体出汗量高,人体热反应明显。ＷＢＧＴ３０℃,使用０℃供气温度在短时间内可使座舱温度和人体Ｔｓｋ降至工效区范围,多数指标可满足国家军用标准的要求。     

民用飞机座舱空气分配优化设计与试验验证

以仿真分析和试验试飞为手段,对某型客机空气分配进行优化设计。首先建立飞机座舱热载荷动态仿真模型,分析飞机驾驶舱及客舱新的供气需求;其次根据飞机空气分配管路实际构型建立Flowmaster 仿真模型,并基于模型调节管路构型,以调整各舱室空气分配流量,实现驾驶舱和客舱的流量需求;最后将优化设计应用于民用飞机空气分配系统中,仿真分析和试验试飞验证结果吻合较好,说明了仿真技术手段的合理性。     

示踪气体法求客舱通风量和空气龄的方法

 传统的用浓度变化求通风量的公式是建立在单室通风模型上的。通过建立示踪气体质量平衡方程式可得到用单种示踪气体和多种示踪气体浓度变化求客舱（多室）通风量和渗风量的方法。为了提高客舱内空气品质,引入了空气龄的概念并给出了由客舱内典型点的示踪气体的浓度求空气龄及通风效率的方法。     

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。     

民用飞机惰化系统架构权衡研究

基于单舱惰化冲洗模型理论,采用Matlab语言,针对民用飞机惰化系统设计开发出系统架构权衡分析工具,该工具后台程序除集成气源压力接口数据库、飞行参数自动生成模型和ASM真值表外,还包含根据落地燃油箱氧气浓度对下降阶段大流量模式下NEA最小流量的寻优算法,通过运用该工具,对全燃油箱惰化民机的惰化系统引气增压子系统形式、NEA流量、燃油箱通气形式、燃油箱极限氧气浓度对ASM数量和引气质量流量的影响进行定量研究,全面比较开式通气架构与闭式通气架构下惰化系统的性能特征,为飞机惰化系统架构设计提供一种工程方法参考。     

大型运输机乘员连续供氧呼吸模型及试验分析

基于航空连续供氧系统和呼吸过程，建立了吸入气、气管气各组分计算模型，并依据此模型计算分析了不同乘员供氧标准不同座舱高度所需氧流量。结果表明：所建模型适用于不同乘员类型的连续供氧流量计算，为连续供氧流量标准提供了理论依据。针对大型运输机乘员多的特点，介绍了多乘员连续供氧试验方法、试验原理，并对试验数据进行了分析。试验结果表明：在通气量为15和20 L/min的情况下，12 km及其以下高度各测试点的氧分压均达到100~83.8 mmHg，满足供氧防护生理要求。     

飞机客舱烟气扩散数值仿真

通过建立五排客舱的几何模型及客舱烟气流动的数值仿真模型,采用RNG k-ε湍流模型对客舱内的湍流流动进行描述。基于Fluent对火灾阴燃阶段客舱内烟气浓度场和温度场进行三维数值模拟分析,预测了烟气浓度随时间变化规律。结合适航规章分析烟气中CO、CO2浓度对客舱空气品质及乘客健康安全的影响,给出火灾紧急措施建议,同时也为大型运输类飞机烟雾的适航审定符合性验证方法的研究提供基础。     

大型飞机座舱温度控制系统控制律设计

大型飞机座舱温度控制系统具有温度控制非线性、强耦合、大迟滞性等特点,对控制律设计提出很高要求。根据系统设计要求,结合执行机构动作特性,提出了一种新型座舱温度控制律。系统控制方案采用压气机出口温度控制、组件出口温度控制、座舱供气温度控制和座舱区域温度控制四级控制;压气机出口温度目标值根据大气环境温度确定,座舱供气温度目标值根据座舱区域温度控制误差确定,组件出口温度目标值根据座舱供气温度目标值中的最小值确定;使用专家比例-积分-微分(PID)控制方法设计各级温度控制器,温度控制器的设计融入了解耦控制算法和系统保护控制逻辑,控制周期由各级温度控制响应特性确定。系统地面试验与飞行试验结果显示,该座舱温度控制系统响应速度快,抗干扰能力强,控制精度高,满足系统设计要求。