空调送风速度对客舱环境影响的模拟及优化

客舱内的热舒适性和空气品质对乘客的健康和舒适有重要的影响,采用计算机流体力学(CFD)技术建立A320头等舱内环境的三维模型,对夏季工况下的客舱内流场进行仿真,分析桥载空调不同的送风速度对客舱CO₂浓度场、空气龄以及热舒适性的影响。以CO₂浓度和空气龄反映客舱内空气品质,PMV-PPD作为客舱内热舒适评价依据。通过构建最优函数,得到CO₂浓度、空气龄和PMV-PPD与送风速度的函数关系,得到最优的送风速度,为桥载空调的控制及调节提供参考。     

基于CFD的飞机客舱热舒适性和污染物浓度分布的数值模拟

应用CFD方法建立了Boeing 737头等客舱内环境和飞机管道的三维模型,对客舱内流场进行仿真分析,模拟分析了在不同送风速度时的温度场、速度场、污染物NO2的浓度场。以客舱内的空气分布特性指标(Air Diffusion Performance Index,ADPI)作为热舒适评价依据,以客舱内NO2的浓度反映客舱的空气质量,采集所需要的数据,通过Gaussian拟合曲线法,作出ADPI、客舱内NO2浓度与送风口速度的函数关系,再建立一个综合评价热舒适性和NO2浓度分布的目标函数,最后求出目标函数取最大值时候的送风速度,这个速度可以为实际桥载空调控制中送风速度的选取提供参考。     

A320飞机客舱热舒适性的数值模拟研究

应用CFD方法建立了A320飞机头等客舱内环境和人体的三维模型,对客舱内流场进行仿真分析,分析了在不同送风速度时的温度场、速度场。以客舱内的空气分布特性指标(Air Diffusion Performance Index,ADPI)作为热舒适评价依据。在靠近人体附近的6个横截面上,采集人体头部高度的温度值和风速值,由这些采集到的数据计算客舱内的。计算不同送风速度下客舱内的,对计算结果进行描点和非线性曲线拟合,得出客舱内与送风口速度的函数关系,为客舱空调控制提供理论依据。     

基于SET指标与区域划分的地面空调送风优化

针对飞机地面空调恒速送风时,所造成客舱热舒适性不佳的问题。构建了Boeing737飞机客舱的CFD仿真模型,验证了所建立的模型的合理性。基于合理的客舱模型,考虑太阳辐射传热的情况下,模拟了客舱内的温度场、风速场,根据客舱内各区域干球温度的差异,对客舱进行区域划分,以标准有效温度(SET)作为客舱热舒适性的评价指标,模拟地面空调不同送风速度下,客舱各区域热舒适性的变化,得出优化后的地面送风区间为[2.0,3.0]m/s满足客舱热舒适性要求。该研究结果为地面空调的送风控制、客舱热舒适性研究和能源节约提供理论依据。     

清除飞机客舱引气污染物的空调三角波送风方法

针对目前飞机客舱空调采用恒值信号送风对引气污染物排出舱外效果不理想的问题，提出了一种飞机客舱三角波信号送风方式。建立了Boeing 737客舱仿真模型，并验证了客舱模型的可靠性。以NO₂作为引气污染物，模拟了客舱空调采用三角波信号送风和恒值信号送风时不同时刻的湍流强度，使用无量纲标准化污染物浓度来评估不同工况下的排污能力，并结合由吹风感引起的乘客不满意率DR,得出最佳的送风工况。结果表明：三角波信号送风降低了客舱内NO₂质量分数，混合送风方式下排污效率最高。     

地面空调送风工况下改舱客机热舒适性数值模拟

改舱客机通过减小座椅排距增加客舱座位数,为航空公司带来经济效益,但座椅排距的改变使原有的地面空调送风方式已不适用于改舱客机,容易导致客舱内的热舒适性不佳。针对此问题建立了改舱后的波音737客舱仿真模型,并通过实验舱验证了仿真模型的准确性。基于合理的改舱模型,模拟分析了客舱内的温度场、风速场,考虑到改舱导致的客舱内部流场分布不均匀的问题,提出以预测平均投票(Predicted Mean Vote,PMV)和吹风感指数(Draft Rate,DR)作为热舒适性评价指标,构建评价函数综合评价改舱后的热舒适性,求解得出满足热舒适性要求的改舱客机最佳送风速度。该方法为改舱客机的热舒适性控制提供参考。     

飞机座舱内空气品质计算

为改善飞机座舱的空气分配系统,在某型飞机的一段客舱物理模型里,设计了天花板送风与行李架侧壁送风(可考虑或不考虑个人通风口送风)两种主要供气方案。使用雷诺平均Navier-Stokes方程下的k-ε湍流模型和增强壁面函数法来模拟舱内湍流流场,并分别计算空气的速度场和温度场分布,以及CO2浓度分布情况。通过对参数的分析比较,提出天花板送风方案配合个人通风口送风的使用可以提供较好的舱内空气品质,计算结果为座舱环控系统的优化设计提供一定的理论依据。     

基于加权PMV和EQT的改舱客机地面空调最佳送风温度

为改善飞机地面空调恒定温度送风所造成的改舱客机舱内乘客热舒适性不佳的问题,建立了改舱后的Boeing 737客舱模型,并通过实验舱对仿真模型进行了试验验证,证明了此模型的合理有效性。在此改舱模型的基础上,运用CFD技术,模拟仿真出地面空调不同送风温度下,改舱客机的风速场与温度场,且针对改舱客机空调送风口与乘客座位距离不一致的特点,采用修正后的加权PMV评价客舱内的整体热舒适性,再结合EQT指标进一步研究每位乘客的局部热舒适性,最终得出满足热舒适性的最佳送风温度区间,为地面空调的合理送风提供理论依据。     

喷嘴宽度对偏转板射流阀射流效率影响的仿真分析

利用Pro/E和Fluent软件对不同λ₁(喷嘴宽度D₁与导流窗口最小宽度H₁的比值)的偏转板射流阀进行几何建模与流场仿真,得到不同λ₁ 下偏转板射流阀内部射流速度、压力云图和射流流场的速度、压力分布特征;通过分析仿真数据得到λ₁对供油流量Q_S、射流流量Q_J、射流流量效率η_J的影响规律。研究发现,喷嘴喷射出的部分油液由于受到V形导流斜面的作用沿着V形导流斜面反向运动,从而使喷向接收口的有效射流流量减小,同时在偏转板入口两侧出现漩涡和能量损失;随着λ₁增大,供油流量Q_S近似线性增大,而射流流量Q_J先增大后又减小;当λ₁=1时射流流量Q_J取得最大值12.5 kg/s,对应的射流流量效率η_J最大为77.6%。研究结果为偏转板射流伺服阀的效率提高及结构优化设计提供理论依据与参考。     

基于CFD的低温送风冷辐射吊顶空调系统设计研究

低温送风冷辐射吊顶技术在解决冷辐射吊顶易结露、新风不足和供冷能力有限等问题的同时可以实现建筑节能。本文以上海某办公室作为研究对象,建立三维数值模型,采用CFD软件FLUENT 2019 R1对办公室内的温度分布和空气流场进行数值模拟计算,分析低温送风角度对辐射供冷房间的热舒适性影响,模拟11 ℃和13 ℃的低温送风温度下,30°、45°、60°和75° 4种不同顶送风角度的室内温度场、速度场情况,同时对部分工况模拟结果进行试验验证,并根据试验结果进行有效风感温度(EDT)和空气分布特性指标(ADPI)的热舒适性计算。试验数据与模拟结果相符,模拟结果真实可靠。数值计算及试验论证表明,送风温度为13 ℃时,送风角度为75°时,低温送风冷辐射吊顶的室内热舒适性最佳。     

APU冷却通风系统温度测量与分析

通过加装在辅助动力装置（APU）舱内和APU附件表面的温度传感器对舱温和附件表面温度测量,研究了一个典型的飞行剖面各温度变化情况。测试数据分析表明,舱内测点的最高温度值都是出现在地面利用APU启动主发时。当APU存在电负载和气负载时,环境温度和附件表面温度比不带负载会有5℃左右的上升。另外,较小的飞行速度对APU舱的冷却通风是有利的,但随着速度的继续增大,冷却通风效果变差。     

不同绝缘气体下中压开关柜温升特性研究

为探究干燥空气和 N₂ 从温升角度替代 SF₆ 气体的可能性,针对 KYN28-12 型中压开关柜,通过有限元分析法,构建三维温度场 流场的耦合模型,并在 3 种绝缘气体下,研究中压开关柜温升特性。研究结果表明,在 3 种绝缘气体下,具有相似的温度场分布,采用干燥空气和 N₂ 开关柜的温升要高于 SF₆ 气体,高出约 5~9 ℃ ; 3 种气体中流场分布规律也基本一致,但 SF₆ 气体流速较慢,最高 0.12 m / s ,干燥空气和 N_2?的流速类似,最高流速 0.16 m / s 。研究结果认为从温升方面考虑,满足绝缘条件下,干燥空气和 N2 替代 SF₆ 可行,但需要注意较 SF₆ 更高的温升,流场分布特性可为干燥空气和 N₂ 开关柜降低温升研究提供一定的理论依据。     

3种置换通风方式下舱室内流场数值分析

针对置换通风方式下舱室内流场分布情况,采用RNG k-ε涡粘性湍流数学模型,建立了常用的3种不同置换通风方式下的舱室分析模型,对舱室内速度场、温度场及污染物浓度分布情况进行了数值分析。根据《乘用车内空气质量评价指南GB/T 27630—2011》中的评价方法,对3种通风方式进行了对比分析。结果表明:前进后出置换通风方式能够有效降低舱室内工作区域CO2浓度,温度调节能力强,且温度变化梯度小,可使舱室内工作区域得到品质较高的空气分布、较好的热舒适度和较高的通风效率。该种置换通风方式可用于舱室内空调通风系统的设计。     

空调列车室内三维紊流流场和温度场数值模拟

基于计算流体动力学对某列车车厢内部的速度场与温度场的分布进行了数值模拟。采用稳态不可压缩雷诺平均N-S方程,紊流模型选择两方程模型,应用有限体积法计算了车厢内气固耦合传热问题。研究了送风方式和送风速度对空调列车室内流场的影响,以及送风温度对列车室内温度场的影响,为空调列车室内气流组织优化设计及舒适性研究提供依据。     

The effect of air conditioning positions,air conditioning fluid speed,and temperature on thermal comfort in the truck cabin

The effects of air conditioning parameters in the truck cabin on thermal comfort were numerically investigated using ANSYS. Air conditioner positions, fluid velocities coming out of air conditioner vents, and outlet temperatures of the fluid were determined. In the analysis, three different air conditioning positions, three different temperatures, and six different speeds were used. Predicted mean vote (PMV) and predicted percentage of dissatisfied (PPD) values were calculated according to the results obtained. The best average PMV was found in position 2 with −0.055781108, whereas the worst average PMV was found in position 3 with −1.112957448. The best average PPD value was found in position 2 with 5.12, and the worst average PPD value was found in position 3 with 31.63. In addition to PMV graphics, temperature and velocity distributions in the truck cabin are given with contour graphics. All the data obtained were evaluated together to determine the best combination.