机舱条缝送风口内结构的优化设计及湍流多尺度特征的研究

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1、天津大学硕士学位论文机舱条缝送风口内结构的优化设计及湍流多尺度特征的研究OptimizationDesignofInner-structureoftheSlot-jetinAircraftCabinandInvestigationofMulti-scaleCharacteristicinSlotTurbulentJetFlow一级学科：力学学科专业：流体力学作者姓名：葛文涛指导教师：姜楠教授天津大学机械工程学院学院二零一四年十一月万方数据独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究

2、成果，也不包含为获得天津大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名：签字日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解天津大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权天津大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：导师签名：签字日期：年月日签字日期：年月日万方数据中文摘要本文采用热线测速技术(Hot-WireA

3、nemometryHWA)和高时间分辨率粒子图像测速技术(Time-ResolvedParticleImageVelocimetryTRPIV)技术，在MD-82真实客舱内和室内客舱模型内分别进行实验测量，开展大型客机舱内条缝型送风口内结构的优化设计及狭缝湍射流多尺度特征的研究。以高于湍流场最小时间尺度（Kolmogorov时间尺度，耗散时间尺度）的分辨率，以小空间步长，在MD-82真实客舱内和室内客舱模型内分别精细测量加装不同内结构的条缝送风口射流流场，以期达到优化条缝型送风口内结构的目的。对条缝展向、条缝和格栅中心线轴向的平均速度场和湍流度分布进行了精细测量和分析，并从舒适度要求出发，利用

4、子波分析，对瞬时多狭缝湍射流场作多尺度湍涡成分分析。平均速度场揭示了现有内结构的条缝型出风口流场平均速度沿流向的衰减规律以及沿法向上分布的不均匀性。子波分析的结果表明，现有内结构的条缝型出风口射流场中，不同尺度的湍涡的能量分布规律与条缝送风口射流流场的发展演化有关，发现在湍射流远场区域，由于黏性的增强和惯性的减弱，小尺度湍涡卷并成低能量的大尺度湍涡，这种逆级串作用对机舱内热量的传递和污染物的输运扩散产生重要影响，也是使人体产生吹风不舒适感的主要原因。为了解决现有内结构的条缝型出风口流场平均速度沿法向上分布的不均匀性，提出了一种条缝形芯内结构的设计，使条缝型出风口处气流混合更加均匀，湍流发展更快

5、、更充分。从气流脉动频率对舒适性影响的角度分析，通过对比实验发现，加装了条缝形芯内结构的条缝出风口流场的气流特征频率始终维持在21.83Hz左右，而导致人最不舒适的空气速度波动频率为0.2Hz~0.6Hz，从而证实了加装了条缝形芯内结构的条缝出风口流场的气流提高了人体感觉的舒适性。通过用高时间分辨率粒子图像测速技术（TRPIV），对MD-82真实客舱内原有条缝型出风口流场进行测量验证，证实了室内客舱模型实验的有效性。关键词：TRPIV；内结构；条缝射流；热线测速；子波变换；逆级串I万方数据AbstractHot-WireAnemometryandTime-ResolvedParticleIma

6、geVelocimetryareacceptedtotheexperimentsinMD-82cabinandthesimplifiedcabinmodelrespectively,whichisbasedontocarryouttheresearchontheoptimizationdesignofinnerstructuresoftheslot-jetinaircraftcabinandmulti-scalecharacteristicanalysisoftheturbulence.Theslot-jetflowfieldinmodelcabinenvironmentwithdiffere

7、ntinner-structurearefinelymeasuredbyconstant-temperatureanemometrysystemwiththeresolutionhigherthanthesmallesttime-scaleofturbulence(innerstructureandDissipationtime-scale).Analyzingtheactualvelocityf