飞机货舱烟雾模拟方法研究
发布时间：2020-11-20 19:30
飞机货舱烟雾探测系统需进行地面/飞行试验,目前采用的是烟雾发生器烟雾代替真实的火灾烟雾,工程人员对于烟雾发生器的使用存在一定疑虑。如何保证烟雾发生器发出的烟雾最接近真实的烟雾,保证试验的结果能够代表真实的火灾试验结果成为关键。本文利用计算流体力学软件,建立了真实火灾烟雾扩散模型和烟雾发生器烟雾扩散模型,在实验室内进行了烟雾发生器发烟实验。通过仿真研究了真实烟雾与烟雾发生器烟雾的不同特性和烟雾扩散规律,并且探究烟雾各因素对烟雾模拟的影响,找到一种烟雾模拟方法。建立了真实的B707货舱几何模型,通过ICEM划分高质量的六面体网格,利用Fluent软件,根据研究选择合理的计算模型,计算火灾烟雾在货舱内的扩散情况。结果表明烟雾扩散为一种天花板射流现象,并且仿真中监测的温度、CO/CO_2气体浓度、烟雾浓度参数能预测实验结果,验证了建立的真实火灾烟雾模型的准确性。在实验室内进行了烟雾发生器发烟实验和仿真,实验结果和仿真结果进行对比,并且研究烟雾发生器烟雾的扩散规律,和真实火灾烟雾扩散规律对比。结果表明烟雾发生器发烟模型能够准确预测烟雾浓度,通过仿真表明烟雾发生器烟雾和真实烟雾扩散原理一致。研究烟雾发生器发烟特性和火灾释放烟雾的不同点,以及研究烟雾发生器发烟浓度、烟雾颗粒粒径、发烟温度对烟雾扩散的影响,结果表明150nm-400nm粒径和330k-770k烟雾温度对烟雾扩散影响并无明显的规律,因此,在进行货舱火灾烟雾模拟实验中,在330K-770K烟雾温度范围内和150nm-400nm烟雾颗粒粒径范围内,无需重点关注烟雾温度和烟雾颗粒粒径对烟雾发生器模拟真实火灾烟雾的近似性的影响。此外,改变烟雾的释放速率可以明显改变烟雾发生器对真实火灾烟雾模拟的近似性。若发烟位置较近,则烟雾速率应适当减小,若发烟位置较远,则烟雾速率应适当增大;若探测器位置离烟雾发生器位置较近,烟雾速率对报警时间影响较小,距离远则影响较大。对飞机货舱烟雾适航审定能够提供一定参考。
【学位单位】：中国民航大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：V244.12;V328
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 研究背景和意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 国外研究现状
1.2.2 国内研究现状
1.2.3 小结
1.3 研究方法与目标
1.4 研究内容与技术路线
1.4.1 研究内容
1.4.2 技术路线
第二章 基于CFD的货舱烟雾数值模拟方法研究
2.1 货舱烟雾扩散数值模型
2.1.1 货舱流场数值模型
2.1.2 货舱烟雾颗粒动力学模型
2.2 真实火灾烟雾烟源条件的确定
2.2.1 标准火源物理特性
2.2.2 标准火源燃烧特性
2.2.3 标准火源及模拟烟雾颗粒消光系数
2.3 本章小结
第三章 真实火灾烟雾扩散数值模型的建立与验证
3.1 B707飞机货舱火灾实验工况
3.2 B707飞机货舱模型建立及网格划分
3.2.1 货舱模型建立
3.2.2 网格划分
3.3 真实火灾烟雾数值模型验证
3.3.1 真实火灾烟雾仿真方法
3.3.2 温度对比分析
3.3.3 光透率对比分析
3.3.4 气体浓度对比分析
3.4 货舱内真实烟雾扩散规律分析
3.5 本章小结
第四章 烟雾发生器烟雾扩散数值模型的建立与验证
4.1 烟雾发生器发烟实验
4.1.1 实验目的
4.1.2 实验原理
4.1.3 实验设备
4.1.4 实验工况
4.1.5 实验步骤
4.1.6 实验结果
4.2 烟雾发生器数值模型建立
4.2.1 建模
4.2.2 网格划分
4.3 烟雾发生器数值模型验证
4.3.1 烟雾发生器仿真方法
4.3.2 光透率对比分析
4.3.3 温度对比分析
4.4 本章小结
第五章 各参数对烟雾发生器模拟真实火灾烟雾的近似性影响研究
5.1 烟雾发生器与真实火灾烟雾扩散差异性研究
5.1.1 烟源条件差异分析
5.1.2 扩散规律差异分析
5.1.3 差异性分析结果
5.2 烟雾温度对近似性影响研究
5.3 烟雾粒径对近似性影响研究
5.4 烟雾浓度对近似性影响研究
5.5 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 总结
6.2 创新点
6.3 展望
致谢
参考文献
个人简介
【参考文献】
本文编号：2891885
【学位单位】：中国民航大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：V244.12;V328
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 研究背景和意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 国外研究现状
1.2.2 国内研究现状
1.2.3 小结
1.3 研究方法与目标
1.4 研究内容与技术路线
1.4.1 研究内容
1.4.2 技术路线
第二章 基于CFD的货舱烟雾数值模拟方法研究
2.1 货舱烟雾扩散数值模型
2.1.1 货舱流场数值模型
2.1.2 货舱烟雾颗粒动力学模型
2.2 真实火灾烟雾烟源条件的确定
2.2.1 标准火源物理特性
2.2.2 标准火源燃烧特性
2.2.3 标准火源及模拟烟雾颗粒消光系数
2.3 本章小结
第三章 真实火灾烟雾扩散数值模型的建立与验证
3.1 B707飞机货舱火灾实验工况
3.2 B707飞机货舱模型建立及网格划分
3.2.1 货舱模型建立
3.2.2 网格划分
3.3 真实火灾烟雾数值模型验证
3.3.1 真实火灾烟雾仿真方法
3.3.2 温度对比分析
3.3.3 光透率对比分析
3.3.4 气体浓度对比分析
3.4 货舱内真实烟雾扩散规律分析
3.5 本章小结
第四章 烟雾发生器烟雾扩散数值模型的建立与验证
4.1 烟雾发生器发烟实验
4.1.1 实验目的
4.1.2 实验原理
4.1.3 实验设备
4.1.4 实验工况
4.1.5 实验步骤
4.1.6 实验结果
4.2 烟雾发生器数值模型建立
4.2.1 建模
4.2.2 网格划分
4.3 烟雾发生器数值模型验证
4.3.1 烟雾发生器仿真方法
4.3.2 光透率对比分析
4.3.3 温度对比分析
4.4 本章小结
第五章 各参数对烟雾发生器模拟真实火灾烟雾的近似性影响研究
5.1 烟雾发生器与真实火灾烟雾扩散差异性研究
5.1.1 烟源条件差异分析
5.1.2 扩散规律差异分析
5.1.3 差异性分析结果
5.2 烟雾温度对近似性影响研究
5.3 烟雾粒径对近似性影响研究
5.4 烟雾浓度对近似性影响研究
5.5 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 总结
6.2 创新点
6.3 展望
致谢
参考文献
个人简介
【参考文献】
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本文编号：2891885
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