客機(jī)座艙合理排數(shù)及污染物傳播的數(shù)值模擬研究.pdf

1、隨著社會(huì)的發(fā)展,人們對(duì)乘飛機(jī)出行的需求日益增加,對(duì)客機(jī)座艙內(nèi)空氣流動(dòng)進(jìn)行研究是創(chuàng)造一個(gè)安全舒適健康的客機(jī)座艙環(huán)境的必要前提。合理的氣流組織形式是創(chuàng)造舒適客艙環(huán)境的關(guān)鍵。由于受多種流動(dòng)機(jī)制如復(fù)雜的邊界條件、熱浮力以及送風(fēng)射流與熱羽流的相互摻混等的影響,客機(jī)座艙內(nèi)的流場(chǎng)很復(fù)雜。目前已有許多專門針對(duì)客機(jī)座艙內(nèi)空氣流動(dòng)進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)及數(shù)值模擬研究,對(duì)客機(jī)座艙內(nèi)氣流組織的研究正確方法應(yīng)是對(duì)全艙進(jìn)行模擬分析,但是有研究發(fā)現(xiàn)即使采用計(jì)算集群,對(duì)全艙內(nèi)污染

2、物傳播進(jìn)行幾分鐘的數(shù)值模擬就需要幾個(gè)星期的時(shí)間,由于計(jì)算資源及實(shí)驗(yàn)條件等的限制,研究人員不得不截取飛機(jī)中的某一段作為研究對(duì)象對(duì)客機(jī)座艙內(nèi)環(huán)控系統(tǒng)進(jìn)行研究。然而在現(xiàn)有的眾多研究成果中,沒有一項(xiàng)研究表明到底幾排座艙的研究結(jié)果可以代表全艙的氣流特性,由于現(xiàn)有研究所采用的幾何模型、邊界條件、研究對(duì)象等各不相同,不可能對(duì)現(xiàn)有結(jié)果進(jìn)行定量甚至定性的對(duì)比分析。因此需要對(duì)采用相同客機(jī)座艙幾何模型、相同邊界條件下的艙內(nèi)氣流組織進(jìn)行對(duì)比研究,找出對(duì)客機(jī)座艙

3、內(nèi)氣流組織進(jìn)行模擬研究的合理排數(shù)。
　　近幾年隨著計(jì)算流體力學(xué)的飛速發(fā)展,計(jì)算流體力學(xué)(CFD)儼然成為研究客機(jī)座艙內(nèi)空氣流動(dòng)的有效工具。本文采用經(jīng)過驗(yàn)證的計(jì)算流體力學(xué)(CFD)對(duì)單通道客機(jī)座艙的合理排數(shù)進(jìn)行了數(shù)值模擬研究。模擬工況包括空艙及滿員兩種情況,研究的座艙模型排數(shù)分別為單排、三排、五排、七排及九排,模擬工況為巡航熱天,數(shù)值模型采用RNG k-?模型。研究發(fā)現(xiàn)對(duì)于空艙情況,由于復(fù)雜幾何及邊界條件對(duì)艙內(nèi)氣流的影響,座艙模型至

4、少需要五排才能得到較合理的計(jì)算結(jié)果,七排及七排以上的座艙模型能得到準(zhǔn)確的計(jì)算結(jié)果;滿員情況下,由于人體熱羽流對(duì)艙內(nèi)氣流流動(dòng)起主導(dǎo)作用,故三排及其以上的座艙模型便能得到準(zhǔn)確的計(jì)算結(jié)果。同時(shí),滿員情況下當(dāng)考慮到污染物傳播時(shí),座艙模型的合理排數(shù)為五排及五排以上。基于已確定的合理座艙排數(shù),本文進(jìn)一步對(duì)半滿員及滿員兩種情況下座艙內(nèi)的氣流組織及污染物傳播情況進(jìn)行了對(duì)比分析。與滿員情況下艙內(nèi)氣流組織呈對(duì)稱分布不同,半滿員情況下,每一排的氣流都偏向人員