飞机环境控制系统与机舱热环境耦合研究

发布时间：2017-12-03 03:06

  本文关键词：飞机环境控制系统与机舱热环境耦合研究

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【摘要】：随着航空事业的发展、人民生活水平的提高以及全球化进程的加快,越来越多的人选择飞机这种交通工具出行。机舱内热环境状况与乘机人员的安全、健康和舒适息息相关。机舱内热环境状况受外部环境条件、飞机环境控制系统调节以及机舱内部设备、人员散热的影响。一般情况下,机舱内部设备、人员散热量固定,而外部环境条件变化很大。一是在寒冷冬季早上(或炎热夏季下午)飞机机舱内的温度很低(或很高)不满足人体热舒适的要求,二是飞机在飞行过程中,外界大气温度变化很大。这些极端的外部条件都会对机舱内环境产生影响,飞机环境控制系统需改变送风参数保证机舱内的热环境处于适宜状态,而机舱的热环境又对飞机环境控制系统的调节产生影响。因此,为创造良好的机舱热环境和优化飞机环境控制系统,需要研究飞机座舱热环境与飞机环境控制系统的相互关系。研究机舱热环境和飞机环境控制系统有实验测量和数值模拟两种方法。实验法可以获得真实、可靠的数据,但成本较高,耗费的人力物力较大;数值模拟法成本低廉并可以获得较详细信息,但是数值模拟的可靠性需要进行验证。因此,本研究将实验法和数值模拟法相结合,先用实验法研究飞机在地面工况下,寒冷冬季和炎热夏季条件下飞机环境控制系统和机舱内热环境的相互关系,然后采用数值模拟的方法建立地面环境控制系统和机舱热环境的模型进行模拟计算,通过对比模拟结果和实验数据验证所建模型的合理性和正确性,然后采用数值模拟的方法研究飞机在飞行过程中的环境控制系统和机舱内热环境变化的关系。实验结果显示在地面工况下采用环境控制系统对机舱内热环境进行控制时,冬季加温过程中机舱内空气温度分布存在明显的垂直温差现象,而夏季降温过程中机舱内温度分布比较均匀。采用Simplorer软件和Fluent软件分别建立地面工况下飞机环境控制系统模型和机舱热环境模型,并将两个模型耦合起来进行模拟,模拟结果与实验数据吻合较好,因此所建模型使可靠的。采用数值模拟的方法研究飞机在飞行工况下环境控制系统和机舱热环境之间的关系,模拟结果显示飞行工况下,在环境控制系统的调节下,机舱内的温度分布比较均匀,机舱热环境符合ASHRAE的标准,人体热舒适得到保证。因此本研究中采用的耦合模型和耦合模拟方法可以应用在飞机环境控制系统和机舱热环境关系的相关研究当中。
【学位授予单位】：天津大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：V245.3

【参考文献】

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1 刘俊杰;李建民;李斐;沈忱;;大型客机座舱空调通风实验平台搭建及实验研究[J];天津大学学报(自然科学与工程技术版);2014年04期

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本文编号：1247205