飞机客舱内热舒适性及污染物传播规律的研究

【摘要】：近年来,民航行业得到了飞速的发展,乘坐飞机的人数也逐年增加,人们在乘坐飞机时也越来越关注客舱内的舒适度和空气品质。飞机客舱是一个密闭空间且结构复杂,空气流通效果不佳,因而难以达到很好的舒适性。如今大气污染日益严重,机场由于飞机的起降造成的扬尘和燃油的废气排放,使得污染更为严重。桥载空调是悬挂于廊桥底部的空调,使用桥载空调既可以节约能源又可以减少污染物的排放,因此中国民航局正在大力推广机场桥载空调的使用,然而由于目前桥载空调的控制方式不佳,未能同时满足客舱内的舒适性和较低的能耗,因此不能物尽其用。且当使用桥载空调对飞机客舱送风时,会将大气中的污染物带入客舱内,而飞机客舱内部构造复杂,不利于污染物的排出,随着空调送风的进行,越来越多的污染物会集聚在客舱内,会对乘客的健康有一定的危害。本文为研究使飞机客舱热舒适性最佳且污染物浓度较低时桥载空调的最优送风速度,根据阅读的相关文献,采用计算流体力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)技术做了相关的研究。首先建立了飞机客舱空气流动的数学模型以及物理模型,并通过飞机模拟舱中的实验验证了CFD模型的可靠性,然后在已验证合理的CFD模型上,通过改变桥载空调的送风速度,数值模拟得到相应风速下飞机客舱内的温度场、风速场、PM10浓度场,根据结果分析得到了流场的分布规律,以及送风速度对流场分布规律的影响。通过采样点上的数据,分别计算出不同送风速度下的空气分布特性指标ADPI(Air Diffusion Performance Index)及排污效率,并通过高斯拟合得到相应的函数表达式,分别得到使ADPI和排污效率值最大时所对应的送风速度。为得到同时满足热舒适度与较好的空气品质下的送风速度,使用线性加权的方法构造了一个评价函数,求出函数最大值对应的送风速度,该送风速度即为同时满足热舒适与较好的空气品质下的最优送风速度。可为桥载空调的控制提供依据。