大型客機艙內流場對污染物傳播影響的研究.pdf

1、隨著全球一體化的加強，不同地域的人們越來越多的通過航空旅行聯(lián)系在一起。航空旅行縮短了人們在地域上的距離，同時也縮短了一些細菌、病毒傳播的距離。它不僅可以將攜帶病菌的旅客從一個地點快速地帶到另一個地點，更重要的是在飛行過程中，狹小機艙空間內通風氣流設計的不合理會導致傳染病在機艙內的傳播。因此，研究大型客機艙內污染物傳播規(guī)律，有效地控制機艙內致病污染物的傳播是十分重要的。
　　本文首先通過在7排座環(huán)境艙內多場同時測量，探索了機艙環(huán)境流

2、場結構特點，以及氣態(tài)和顆粒態(tài)污染物的實驗方法。分析了雙污染源的耦合作用，從跟隨性的角度比較了氣態(tài)和顆粒態(tài)污染物的分布，同時，對比了機艙內流場和建筑內流場結構差異，發(fā)現(xiàn)了機艙內流場結構多樣性和間歇性的特點。
　　然后基于實驗數(shù)據(jù)，對CFD數(shù)值模型中的湍流擴散項進行了修正，基于邊界層理論，歸納出比較完善的沉降模型，并采用壁面網格剝離的方法在數(shù)值計算中進行賦值。將實驗數(shù)據(jù)和模擬數(shù)據(jù)進行了對比和置信度分析，認為 RNG k-ε模型在現(xiàn)有的

3、技術條件下可以得到合理的計算結果?；谀M結果，分析了測點的布置規(guī)律以及污染物在模擬艙內的傳播尺度和分布。
　　根據(jù)前面的實驗和數(shù)值模擬數(shù)據(jù)，進一步分析了流場結構多樣性和間歇性對污染物在機艙內傳播的影響。對于流場結構多樣性，從一個全新的渦結構的角度，分析了污染源在不同流場結構處污染物的分布規(guī)律；對于流場結構間歇性，結合污染物濃度偏態(tài)分布，應用Monte-Carlo模擬的方法分析了偏態(tài)不穩(wěn)定性對于乘客暴露的影響。另外，提出“渦熵”和

4、“暴露熵”的概念，從多樣性和間歇性兩個角度分析了仿真模擬艙的置信度。
　　最后，將模擬艙與真實飛機機艙的情況進行了對比，針對真實機艙內縱向氣流的測量，提出了示蹤氣體差分法，并進一步分析了縱向氣流的成因及控制方法。結合真實機艙內縱向氣流的特點，對于穩(wěn)態(tài)工況，類比傳熱應用一維計算模型，對于非穩(wěn)態(tài)工況，提出了馬爾科夫鏈計算模型，可以實現(xiàn)機艙整體濃度分布的穩(wěn)態(tài)及非穩(wěn)態(tài)快速計算。同時，根據(jù)表征飛機通風特性的特征矩陣可以實現(xiàn)簡單的污染物逆向尋