● 摘要
飞机座舱空气品质一直是影响大型客机安全性和舒适性的重要因素,而其中座舱内臭氧的浓度将直接影响座舱空气品质,甚至危害乘客健康,目前适航规章对座舱臭氧浓度水平有严格限制要求。臭氧通过外界引气进入座舱必然要经过飞机环境控制系统,而环控系统的各个部件对其传播的影响目前还缺乏了解。本文建立了臭氧在材料表面沉积模型,采用基于分布参数模型(DPM)对其进行数值求解,并对环控系统关键组件——管道和换热器,进行臭氧沉积计算与验证。在此基础上提出一个臭氧等污染物全机分析模型,重点分析了臭氧在全机的传播和残留特性。
论文主要研究包括以下几个方面:
1)分析了飞机环控系统典型部件的结构特征和流动情况,建立了一个适当的污染物沉积模型,并应用一种新型的快速计算方法DPM对其进行数值求解。采用文献实验数据和CFD数值模拟结果,对上述沉积模型和数值求解方法进行验证,表明了模型和算法的准确性和可用性。
2)采用分布参数模型分析了臭氧在环控系统管道和换热器中的残留特性,评估了可能影响臭氧残留的各个因素,包括结构材料,运行环境,物质之间化学物理反应和各种边界条件等,分析了这些典型参数的影响规律,了解了高空飞行中环控系统对座舱臭氧浓度水平的影响,从而为以后的研究提供理论支持与数据验证。
(3)提出一种全面考虑各种影响因素的全机污染物传播模型,并且针对臭氧进行了模型准确性验证和特性参数分析。此模型也能扩展用于其他气态污染物的传播问题分析。
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