客艙內(nèi)自然對(duì)流運(yùn)動(dòng)隊(duì)流場(chǎng)影響的實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展，客機(jī)因其高速便捷的發(fā)展特點(diǎn)逐漸成為如今快節(jié)奏生活方式中的大眾化選擇。但目前的客機(jī)座艙環(huán)境存在眾多關(guān)乎乘客安全健康舒適的問(wèn)題，而這些都與座艙環(huán)控系統(tǒng)所營(yíng)造的氣流組織形式息息相關(guān)。因此如何設(shè)計(jì)合理的氣流組織形式以建立安全健康和舒適的機(jī)艙熱環(huán)境顯得尤為重要。
　　在機(jī)艙內(nèi)最為常見(jiàn)的混合送風(fēng)形式下，空間狹窄而乘客密集的機(jī)艙內(nèi)氣流組織是自然對(duì)流與強(qiáng)迫對(duì)流相互作用的結(jié)果。本課題以B737-200模擬座艙為研究對(duì)象，分析

2、自然對(duì)流在與強(qiáng)迫對(duì)流的作用中對(duì)整體流場(chǎng)和局部熱環(huán)境的影響，建立起自然對(duì)流強(qiáng)度與艙內(nèi)氣流組織特征之間的量化關(guān)系，以指導(dǎo)氣流組織的設(shè)計(jì)。
　　本文首先回顧了國(guó)內(nèi)外機(jī)艙熱環(huán)境的研究現(xiàn)狀，分析了現(xiàn)有研究中的問(wèn)題和明確了研究流動(dòng)現(xiàn)象本質(zhì)成因的必要性。其次，建立可模擬巡航狀態(tài)的機(jī)艙熱環(huán)境，采用點(diǎn)面結(jié)合的測(cè)量方法用于整體與局部流場(chǎng)的實(shí)驗(yàn)研究。采用PIV技術(shù)測(cè)量并對(duì)比標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)量下的等溫和非等溫工況流場(chǎng)，定性地分析自然對(duì)流的加入可對(duì)艙內(nèi)流場(chǎng)的顯著影響

3、，并以N-S動(dòng)量控制方程進(jìn)行直觀的佐證；結(jié)合艙內(nèi)影響流場(chǎng)的因素來(lái)推導(dǎo)自然對(duì)流的量化評(píng)價(jià)指標(biāo)，并以此確認(rèn)多組實(shí)驗(yàn)工況。再采用PIV、UA和熱電偶測(cè)量了各個(gè)工況下的整體流場(chǎng)形式、射流運(yùn)動(dòng)發(fā)展過(guò)程、人員區(qū)域的熱環(huán)境；建立量化評(píng)價(jià)指標(biāo)與整體或局部環(huán)境特征之間的量化關(guān)系，以便指導(dǎo)實(shí)際設(shè)計(jì)。最后為了使結(jié)論更符合實(shí)際情況，借助經(jīng)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)驗(yàn)證過(guò)的數(shù)值模型討論了低壓對(duì)于艙內(nèi)流場(chǎng)的影響。
　　研究發(fā)現(xiàn)：（1)自然對(duì)流的加入可改善流場(chǎng)的對(duì)稱性、均勻性，

4、加強(qiáng)射流的卷吸作用，并削弱其貼附效應(yīng)以減緩衰減；由N-S動(dòng)量方程計(jì)算出熱浮力(自然對(duì)流)與慣性力(強(qiáng)迫對(duì)流)大小相當(dāng)。（2)建立Re和Ar的組合與不同非等溫工況的流場(chǎng)形式、射流特征和人員區(qū)熱環(huán)境之間的定量關(guān)系。首先，至少在Re>3800，Ar<6時(shí)，可形成完整包圍A/B/C乘客的大渦流場(chǎng)；其次，Ar與非等溫射流中心速度衰減趨勢(shì)快慢成反比；然后，根據(jù)射流水平動(dòng)量和總熱量不變的特征，結(jié)合自然對(duì)流Ar的影響，可推導(dǎo)得射流中心軌跡方程，與實(shí)驗(yàn)數(shù)