客艙內(nèi)自然對流運動隊流場影響的實驗研究.pdf

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

2、自然對流在與強迫對流的作用中對整體流場和局部熱環(huán)境的影響，建立起自然對流強度與艙內(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。
　　本文首先回顧了國內(nèi)外機艙熱環(huán)境的研究現(xiàn)狀，分析了現(xiàn)有研究中的問題和明確了研究流動現(xiàn)象本質(zhì)成因的必要性。其次，建立可模擬巡航狀態(tài)的機艙熱環(huán)境，采用點面結(jié)合的測量方法用于整體與局部流場的實驗研究。采用PIV技術(shù)測量并對比標(biāo)準風(fēng)量下的等溫和非等溫工況流場，定性地分析自然對流的加入可對艙內(nèi)流場的顯著影響

3、，并以N-S動量控制方程進行直觀的佐證；結(jié)合艙內(nèi)影響流場的因素來推導(dǎo)自然對流的量化評價指標(biāo)，并以此確認多組實驗工況。再采用PIV、UA和熱電偶測量了各個工況下的整體流場形式、射流運動發(fā)展過程、人員區(qū)域的熱環(huán)境；建立量化評價指標(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)實際設(shè)計。最后為了使結(jié)論更符合實際情況，借助經(jīng)實驗數(shù)據(jù)驗證過的數(shù)值模型討論了低壓對于艙內(nèi)流場的影響。
　　研究發(fā)現(xiàn)：（1)自然對流的加入可改善流場的對稱性、均勻性，

4、加強射流的卷吸作用，并削弱其貼附效應(yīng)以減緩衰減；由N-S動量方程計算出熱浮力(自然對流)與慣性力(強迫對流)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，可形成完整包圍A/B/C乘客的大渦流場；其次，Ar與非等溫射流中心速度衰減趨勢快慢成反比；然后，根據(jù)射流水平動量和總熱量不變的特征，結(jié)合自然對流Ar的影響，可推導(dǎo)得射流中心軌跡方程，與實驗數(shù)