大型客機(jī)座艙內(nèi)考慮送風(fēng)系統(tǒng)的流動數(shù)值模擬策略.pdf

1、目前全球有超過1/4的人依靠飛機(jī)出行，飛機(jī)座艙環(huán)境問題日益成為關(guān)注熱點(diǎn)。大量研究表明，飛機(jī)座艙內(nèi)部的氣流組織是影響機(jī)艙環(huán)境及乘員舒適性的關(guān)鍵因素。因此，準(zhǔn)確高效地計(jì)算和分析機(jī)艙內(nèi)部氣流流動特征對預(yù)測和控制機(jī)艙內(nèi)部空氣品質(zhì)及污染物擴(kuò)散具有重要意義。因飛機(jī)艙整體尺寸較大，而艙內(nèi)個性送風(fēng)口尺度相對很小以及主送風(fēng)和個性送風(fēng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，確立適用于飛機(jī)座艙內(nèi)氣流模擬的高效數(shù)值計(jì)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(jī)艙大空

2、間與局部個性送風(fēng)口之間的高比例尺度問題給艙內(nèi)復(fù)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(jī)單排艙為研究對象，引入適用于個性送風(fēng)口圓射流粗網(wǎng)格模擬計(jì)算的數(shù)值耗散修正模型（MDRκ-ε模型），通過與標(biāo)準(zhǔn)κ-ε湍流模型細(xì)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(jì)算所需網(wǎng)格數(shù)量降低90％，進(jìn)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)

3、部氣流流動特征進(jìn)行粗網(wǎng)格下的模擬計(jì)算，通過計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的對比驗(yàn)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(jì)算所需網(wǎng)格數(shù)的同時保證良好的計(jì)算精度。由此，提出了采用MDRκ-ε模型將個性送風(fēng)局部射流耦合到機(jī)艙主氣流流動的座艙氣流高效模擬計(jì)算策略。
　　進(jìn)一步針對不同送風(fēng)流量下的個性送風(fēng)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(fēng)作用下艙內(nèi)靠近過道乘客周圍有更為均勻的流

4、場速度和溫度分布，舒適感更好。且隨個性送風(fēng)口送風(fēng)量增大，個性送風(fēng)口對乘客的影響無論是速度還是溫度都會明顯增強(qiáng)，但速度變化范圍均集中在個性送風(fēng)口中軸線附近，無強(qiáng)烈放射狀擴(kuò)散。
　　將數(shù)值模擬策略應(yīng)用于飛機(jī)七排艙氣流流動特征的模擬計(jì)算，在每排座艙送風(fēng)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0.05~0.1ms-1的弱縱向流動。
　　本文座艙氣流模擬策略可為飛機(jī)整