基于机理的飞机客舱能耗模型研究

发布时间：2017-11-02 22:22

  本文关键词：基于机理的飞机客舱能耗模型研究

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【摘要】：为了响应国家节能减排的号召,民航局于2011年要求全国各机场在航前、航后及经停阶段时,逐步推广使用桥载设备替代APU。在推广的过程中发现,问题主要集中在人体热舒适性和节能等两个方面,其根源在于不能正确评估飞机客舱的能耗需求,以至于造成对桥载空调控制的盲目性,最终既达不到满足客舱热舒适性的目的,也不能实现节能。针对以上问题,文中搭建了飞机客舱的能耗模型,通过建模对客舱能耗进行了分析,在此基础上,对桥载空调节能控制提出了建议。文中采用热平衡法对影响飞机客舱能耗的各项因素进行了分析,对飞机客舱的热力系统进行了系统的构建。采用非稳态传热法对各个模块进行建模,主要包括客舱外气象参数模型、客舱围护结构热平衡模型、客舱内空气热平衡模型等三个模型。在客舱外壁面热平衡模型方面,借鉴了ASHRAE太阳辐射模型、平板对流换热模型与BLAST设计日温度模型。通过对热平衡方程组的计算,准确的得知了客舱内、外壁面温度与客舱能耗的变化情况;为了降低模型计算的复杂性,将非稳态传热反应系数法及综合温度模型引入到了客舱能耗模型中,通过对反应系数项数的合理选取和不同项热流密度的确定,计算出了客舱壁体和内壁面的传热量。在此基础上,对客舱内部风速、客舱内相对湿度、客舱内空气温度和太阳辐射等对能耗的影响进行了分析,采用PMV指标对客舱内人体舒适性进行了评价,研究结果为客舱节能提供相关建议。
【关键词】：飞机客舱 桥载空调 能耗模型 热平衡
【学位授予单位】：中国民航大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：V223.2
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 主要符号说明10-13
• 第一章 绪论13-20
• 1.1 研究背景13-15
• 1.2 国内外研究现状15-18
• 1.3 文中研究目的和主要内容18-20
• 1.3.1 文中来源及研究目的18
• 1.3.2 文中主要研究内容18-20
• 第二章 飞机客舱能耗的分析与建模20-28
• 2.1 能耗体系与计算方法的确定20-23
• 2.1.1 飞机客舱热力学系统模型20-21
• 2.1.2 能耗体系的分析21-22
• 2.1.3 能耗模型计算方法的确定22-23
• 2.2 外部情况假设23-24
• 2.2.1 太阳辐射假设23-24
• 2.2.2 飞机客舱材料物理性能不变性假设24
• 2.2.3 无限大平壁假设24
• 2.2.4 表面假设24
• 2.3 基本能耗模型的建立24-27
• 2.3.1 客舱外气象参数模型24
• 2.3.2 客舱壁体外壁面热平衡模型24-25
• 2.3.3 客舱壁体传热模型25-26
• 2.3.4 客舱壁体内壁面热平衡模型26-27
• 2.3.5 客舱内空气热平衡模型27
• 2.4 小结27-28
• 第三章 飞机客舱外气象参数模型28-44
• 3.1 气象数据源子模型28
• 3.2 飞机客舱外逐时温度子模型28-29
• 3.3 飞机客舱外太阳辐射子模型29-33
• 3.3.1 客舱外太阳直射辐射30-32
• 3.3.2 客舱外天空散射辐射32
• 3.3.3 客舱外地面反射辐射32-33
• 3.4 飞机客舱外表面综合温度模型33-35
• 3.5 飞机客舱气象参数模型的计算与分析35-43
• 3.5.1 客舱壁面倾角θ的计算36-37
• 3.5.2 客舱外太阳辐射的计算与分析37-40
• 3.5.3 客舱外综合温度的计算与分析40-43
• 3.6 小结43-44
• 第四章 飞机客舱围护结构热平衡模型44-58
• 4.1 客舱壁体外壁面热平衡模型44-48
• 4.1.1 参数分析44-45
• 4.1.2 天空温度t_sky45-46
• 4.1.3 地面温度t_g46
• 4.1.4 角系数46-47
• 4.1.5 综合温度模型的引入47-48
• 4.2 客舱壁体传热模型48-53
• 4.2.1 反应系数法48-52
• 4.2.2 客舱壁体的特性与反应系数项数的确定52-53
• 4.3 客舱壁体内壁面热平衡模型53-56
• 4.3.1 由客舱壁体传入的导热强度qkin53-54
• 4.3.2 客舱内表面之间的长波辐射热流强度q_LWX54
• 4.3.3 客舱内表面与空气间的对流换热强度q_conv,i54-55
• 4.3.4 内热源（乘客）的长波辐射热流强度q_LWS55
• 4.3.5 客舱内灯光等的短波辐射热流强度q_SW55
• 4.3.6 从观察窗传入的太阳短波辐射热流强度q_sol55-56
• 4.4 客舱内空气热平衡模型56-57
• 4.4.1 客舱内空气的泄漏56-57
• 4.4.2 客舱内由空调送入的新风热量Q_VE57
• 4.5 小结57-58
• 第五章 客舱能耗模型的计算和分析58-82
• 5.1 客舱热力系统热平衡方程组的确定58-63
• 5.2 客舱热平衡模型的综合计算与分析63-72
• 5.2.1 客舱内壁面温度的计算63-67
• 5.2.2 客舱能耗的分析67-72
• 5.3 影响因素72-80
• 5.3.1 客舱内部风速72-74
• 5.3.2 相对湿度74-75
• 5.3.3 客舱内空气温度75-77
• 5.3.4 太阳辐射77-80
• 5.4 节能建议80-81
• 5.5 小结81-82
• 第六章 结论与展望82-84
• 6.1 结论82
• 6.2 展望82-84
• 参考文献84-89
• 致谢89-90
• 作者简介90

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本文编号：1133443