大型客机座舱仿真实验平台搭建与实验的研究

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1、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

2、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：年月日摘要随着科技和民航事业的发展，客机作为提供高速快捷的公共运输服务的交通工具，逐渐成为大众化的出行方式。然而，当前客机座舱空气环境并不理想，其导致的乘员在安全、健康和舒适等方面的问题时有发生。因此科学地把握现代客机座舱气流组织形式的合理性，营造一个安全、健康和舒适的客舱环境，从而为客机座舱设计安全、健康、舒适和高效的通风系统以保障乘客和机组人员的生命安全、身体健康和舒适就显得尤为重要。本研究隶属于国家

3、重点基础研究发展计划（973计划）项目“大型客机座舱内空气环境控制的关键科学问题研究”子课题“座舱空气质量与热舒适的系统实验评估准则”，研究的目的是设计和搭建高可靠性、高稳定性、动态边界条件且能够充分利用PIV技术对舱内瞬时流场进行全面测量的局部模拟舱实验平台，实验获得验证空气流动数值模拟模型所需的高精度实验数据，同时通过实验数据的分析获得座舱内空气流动特征为建立和完善座舱环境设计参数提供理论依据，为设计健康、舒适、节能的客机座舱通风系统和支撑国产大型客机的研制提供借鉴。本文首先通过回顾国内外对客机座舱环境的研究现状，分析了现有研究中存在的问题和

4、搭建7排座透明局部模拟舱实验平台的必要性。其次，根据B737-200座舱结构、采用真实航空座椅，按照1:1尺寸设计和搭建单通道、7排座透明模拟舱；通过空调负荷计算和设备选型以及自控系统设计，实现模拟舱实验平台的通风量满足各国对乘客通风量的标准要求，热边界条件可靠稳定，真实模拟客机在巡航飞行时的内壁面温度。最后，通过开展相关实验研究，验证了模拟舱实验系统的空调系统的可靠性和稳定性；利用红外光声谱气体监测仪、超声波风速仪、红外热成像仪、T型热电偶测温系统等仪器测量了模拟舱在不同送风形式下的送风量和空气龄、速度边界条件、热边界条件以及温度场和流场。研究

5、发现：三种混合送风方式中侧顶送风具有最好的通风效果（以空气龄作为指标），侧送风次之，顶送风最差；而回风口送风的下送上回方式，由于具有较高的排热和排污效率且考虑到节能，其送风量是以达到具有最优通风效果的侧顶送风的空气龄来确定的。通过对比分析不同送风形式下座舱内的温度分布、速度分布、垂直温差不满意率、吹风感不满意率以及能量利用效率，综合比较下混合送风方式中侧顶送风的气流组织性能最优；而下送上回方式虽然可以获得良好的通风效果和排热效率实现节能，但是座舱内温度分层明显、温度分布已超出标准要求，其适用性有待进一步研究。关键词：仿真实验平台；实验研究；气流组

6、织；客舱环境ABSTRACTWiththedevelopmentofscience,technologyandcivilaviation,moreandmorepeoplearetravelingbyairlinersforitcanprovidehigh-speedandefficientpublictransportservices.However,thecurrentairlinercabinenvironmentisnotideal,theproblemsofoccupantsafety,healthandcomforthappenocc

7、asionally.Itisimportanttobetterunderstandingthereasonablenessofcurrentcabinairdistributionandcreateasafe,healthyandcomfortableairlinercabinenvironment,thenimprovethedesignofairlineventilationsystemandguaranteethesafety,healthandcomfortofpassengersandcrew.Thisresearchisaffilia

8、tedwiththesub-project“Experimentalevaluationcriteriaforcabinairquali