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民机客舱内污染物传播规律的数值模拟研究（硕士学位论文），共96页。
【摘要】 飞机客舱内的空气品质直接影响到乘客的舒适性和安全性,污染物在人员密集的客舱内传播会导致乘客的生命受到威胁。本文采用数值模拟的方法对客舱内污染物进行研究,能够较好的仿真出突发性颗粒污染物在客舱内的传播规律。本文以某型民机客舱为研究对象,通过计算流体力学(CFD, Computational Fluid Dynamics)方法建立客舱内环境研究的理论模型。在此基础上,对客舱内环境进行温度场、速度场、颗粒污染物正向传播和逆向追踪污染源方面的仿真计算,对比分析不同送风方式(天花板送风、地板送风、置换送风)、不同污染源位置对颗粒污染物传播规律的影响。首先,研究了客舱内三种送风方式的优缺点。经过客舱热载荷的计算,选取不同的进风速度、温度,为每种送风方式提供4种工况。数值仿真客舱内的热环境,通过对比分析不同工况下客舱内的温度场、速度场,选取三种送风方式下的最优工况来满足人体对舒适度的要求,总结分析最优工况下三种送风方式的特性。其次,研究了客舱内颗粒污染物的正向传播规律。数值模拟颗粒污染物在三种送风方式的最优工况下传播的规律,选取受气流影响较小的两个位置分别作为单一突发性颗粒污染源,此时颗粒物在座舱内停留的时间相对较长,便于分析其在客舱内的浓度变化和传播范围。观察不同时刻的污染物浓度分布,确定受到污染物威胁的最大乘客数。总结不同的送风方式在减少污染物传播范围、缩短传播时间等方面的特性。最后,研究了追溯客舱内颗粒污染源位置的方法及应用。在颗粒物正向模拟结果的基础上,确定不同送风方式下不同的颗粒反向初始时刻及浓度分布。通过反向颗粒污染物受到的主要作用力,使颗粒物在客舱内进行逆向传播。观察颗粒的反向轨迹与正向轨迹,确定追溯到的污染源位置,对比研究三种送风方式在准确定位污染源方面的优缺点。
【关键词】 不同送风方式； 人体舒适度； 数值模拟； 颗粒污染物； 污染源追溯；
目录
M ^ I
Abstract II
_录 IV
赚清单 VI
注释表 VIII
1绪论 1
1.1研究背景与意义 1
1.2国内外研究现状 2
1.2.1民机客舱内空气品质的研究 2
1.2.2民航客舱内通风方式的研究 3
1.2.3民机客舱内污染物正向传播的研究 4
1.2.4民机客舱内污染源反问题的研究 5
1.3本文主要工作 6
2 S论研% 7
2.1飞机环境控制原现 7
2.2 1$□机环境控制系统中气流的组织方式 7
2.3客舱热荷载计算方法 8
2.4数值计算方法 10
2.4.1湍流模型的选择 11
2.4.2离散相模型 12
3客舱内热环境的数值模拟 15
3.1客舱的物理模沏 15
3.2客舱网格的生成 16
3.3三种送风力?式的:1:况 17
3.4三种送风方式 优工况的选取 18
3.4.1人体舒适度研究 18
3.4.2天花板系统送风最优工况的选取 20
3.4.3地板送风最优工况的选取 22
3.4.4置换送风最优工况的选取 24
3.5三种送风方式的优缺点分析 26
3.6本章小结 27
4颗粒污染物正1?传播隨值仿真 29
4.1天花板送风系统下颗粒污染物的传播规律 29
4.2地板送风系统下颗粒污染物的传播规律 32
4.3置换送风系统下颗粒污染物的传播规律 34
4.4对比分析三种送风系统下颗粒污染物的传播规律 35
4.4.1三种送风系统下颗粒污染物的浓度对比 35
4.4.2三种送风系统下颗粒污染物的剩余颗粒数对比 36
4.4.3三种送风系统下颗粒污染物的传播范围对比 37
4.5本章小结 38
5颗粒污染物逆向追溯的数值模拟 40
5.1验证UDF的有效性 40
5.2反向初始时刻的选取 41
5.3三种送风方式追溯污染源结果的对比 42
5.4天花板送风污染物的正、逆向运动轨迹对比 43
5.4.1靠舱壁位置的乘客为污染源 44
5.4.2中间乘客为污染源 45
5.5地板送风颗粒物的正、逆向运动轨迹对比 46
5.5.1靠舱壁位置的乘客为污染源 47
5.5.2中间乘客为污染源 48
5.6置换送风颗粒物的正、逆向运动轨迹对比 49
5.6.1靠舱壁位置的乘客为污染源 49
5.6.2中间位置为污染源 50
5.7本章小结 52
6总结与展望 54
6.1本文总结 54
6.2工作展望 55
致 it 56
攻读硕士学位期间发表(录用)论文情况 57
参考文献 58
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