本文選題：飛機座艙　切入點：送風系統(tǒng)　出處：《天津大學》2016年碩士論文　論文類型：學位論文

【摘要】：目前全球有超過1/4的人依靠飛機出行,飛機座艙環(huán)境問題日益成為關(guān)注熱點。大量研究表明,飛機座艙內(nèi)部的氣流組織是影響機艙環(huán)境及乘員舒適性的關(guān)鍵因素。因此,準確高效地計算和分析機艙內(nèi)部氣流流動特征對預測和控制機艙內(nèi)部空氣品質(zhì)及污染物擴散具有重要意義。因飛機艙整體尺寸較大,而艙內(nèi)個性送風口尺度相對很小以及主送風和個性送風系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復雜,確立適用于飛機座艙內(nèi)氣流模擬的高效數(shù)值計算策略成為研究艙內(nèi)氣流流動特征的關(guān)鍵問題。首先針對機艙大空間與局部個性送風口之間的高比例尺度問題給艙內(nèi)復雜氣流數(shù)值模擬帶來的網(wǎng)格質(zhì)量與數(shù)量的挑戰(zhàn),以MD-82飛機單排艙為研究對象,引入適用于個性送風口圓射流粗網(wǎng)格模擬計算的數(shù)值耗散修正模型(MDRκ-ε模型),通過與標準κ-ε湍流模型細網(wǎng)格下的射流結(jié)果的對比確定該模型能夠在有效解決艙內(nèi)網(wǎng)格匹配問題的同時將射流計算所需網(wǎng)格數(shù)量降低90%,進一步確立了與MDRκ-ε湍流模型相匹配的合理的單排艙網(wǎng)格尺度。采用MDRκ-ε模型對等溫及空調(diào)工況下單排艙內(nèi)部氣流流動特征進行粗網(wǎng)格下的模擬計算,通過計算結(jié)果與實驗數(shù)據(jù)的對比驗證MDRκ-ε模型適用于艙內(nèi)主氣流的快速正確模擬,可在顯著控制座艙主氣流模擬計算所需網(wǎng)格數(shù)的同時保證良好的計算精度。由此,提出了采用MDRκ-ε模型將個性送風局部射流耦合到機艙主氣流流動的座艙氣流高效模擬計算策略。進一步針對不同送風流量下的個性送風射流對艙內(nèi)氣流速度、溫度分布以及人體熱舒適度的影響的研究表明,在個性送風作用下艙內(nèi)靠近過道乘客周圍有更為均勻的流場速度和溫度分布,舒適感更好。且隨個性送風口送風量增大,個性送風口對乘客的影響無論是速度還是溫度都會明顯增強,但速度變化范圍均集中在個性送風口中軸線附近,無強烈放射狀擴散。將數(shù)值模擬策略應用于飛機七排艙氣流流動特征的模擬計算,在每排座艙送風條件一致情況下,獲得了七排艙每排座艙周期性的主氣流分布規(guī)律,同時確定在座艙過道、乘客頭頂上方及肩部存在速度為0.05~0.1m·s-1的弱縱向流動。本文座艙氣流模擬策略可為飛機整艙流場的快速正確模擬計算奠定基礎(chǔ),且?guī)�性送風口單排艙及七排艙內(nèi)部氣流分布特征的研究結(jié)果可以為飛機座艙內(nèi)部環(huán)境及污染物控制提供理論依據(jù)。
[Abstract]:At present, more than 1/4 people in the world rely on aircraft travel, and the problem of cabin environment has become a hot issue. A large number of studies show that the airflow distribution inside the cockpit is the key factor affecting the cabin environment and crew comfort. Accurate and efficient calculation and analysis of the airflow characteristics in the cabin is of great significance in predicting and controlling the air quality and pollutant diffusion in the cabin. However, the scale of individual tuyere in the cabin is relatively small, and the structure of the main air supply and individual air supply system is complex. It is a key problem to study the characteristics of airflow in cockpit to establish an efficient numerical calculation strategy suitable for airflow simulation in aircraft cockpit. Firstly, the high-proportion scale problem between the large space of engine room and the local individual tuyere is discussed. The challenges of mesh quality and quantity brought by numerical simulation of internal complex airflow, Taking the single row cabin of MD-82 aircraft as the research object, A numerical dissipation correction model (MDR 魏-蔚 model), which is suitable for the simulation of individual tuyere round jet with coarse mesh, is introduced. By comparing the jet results with the standard 魏-蔚 turbulence model under fine mesh, it is determined that the model can effectively solve the problem of in-cabin network. The grid matching problem simultaneously reduces the number of grids needed for jet calculation by 90%, and further establishes the reasonable grid scale of single row cabin that matches the MDR 魏-蔚 turbulence model. The MDR 魏-蔚 model is used to analyze the internal airflow of single row cabin under isothermal and air conditioning conditions. The flow characteristics are simulated with coarse mesh. The comparison between the calculation results and the experimental data shows that the MDR 魏-蔚 model is suitable for the fast and correct simulation of the main airflow in the cabin. In this paper, the MDR 魏-蔚 model is used to couple the local jet of individual air supply to the main airflow of cabin. The simulation strategy of air flow efficiency in cockpit is put forward, which is further aimed at the velocity of individual air jet in the cabin under different air flow rate. The research on the influence of temperature distribution and thermal comfort of human body shows that under the action of individual air supply, there is a more uniform velocity and temperature distribution in the cabin near the aisle passenger, and the comfort is better, and with the increase of the air supply volume of the individual tuyere, The influence of individual tuyere on passengers will obviously increase, both in speed and temperature, but the range of velocity changes is concentrated near the central axis of individual tuyere. There is no strong radial diffusion. The numerical simulation strategy is applied to the simulation calculation of the airflow characteristics of the aircraft's seven-row cabin. Under the same air supply conditions of each cabin, the periodic main airflow distribution law of the seven-row cabin is obtained. At the same time, it is determined that there is a weak longitudinal flow over the top of the passenger's head and shoulders in the cockpit corridor with a velocity of 0.1m 路s ~ (-1). The airflow simulation strategy of the cockpit in this paper can lay a foundation for the rapid and correct simulation of the flow field in the whole cabin of the aircraft. The results of the study on the characteristics of airflow distribution in single-row and seven-row cabins with individual tuyere can provide a theoretical basis for the internal environment of aircraft cockpit and the control of pollutants.
【學位授予單位】：天津大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：V223

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本文編號：1629049