题目：歼击机座舱空气流动和传热的实验研究和数值模拟

歼击机座舱空气流动和传热研究是人机环境系统工程领域一个重要的研究问题，正日益受到飞机设计和使用部门的关注。然而目前对此问题的研究存在两个突出的问题：1、缺乏实验研究，对座舱内外环境之间的传热过程与舱内气流速度场/温度场随空气分配系统供气参数和流量分配变化的规律认识不够深入，无法为数值模拟提供足够的实验数据进行验证；2、数值模拟边界条件的处理过于简化，目前多数研究中假设舱壁传热边界条件为单一的等温或等热流密度，并假设各供气孔口流出气流速度和温度相等，这与真实情况不符，使其置信度和应用价值受到限制。本文针对这两个问题进行了深入研究：1、在国内首次对歼击机座舱空气流动和传热进行了较完整的全尺寸三维速度场和温度场地面模拟实验，测得了舱内气流速度场和温度场在不同状态下的变化规律以及流动和传热的型态特征，为数值模拟提供了充分的启发指导和验证依据。2、建立了更符合真实情况的座舱内壁面传热边界条件计算模型和座舱空气分配系统供气边界条件计算模型，利用这两个边界条件计算模型，可解决舱内空气、舱壁和舱外环境的耦合传热问题，并可供空气分配系统各分流管路的流量分配、各供气孔口流出气流流量和温度以及供气管路的吸热量等计算所用。3、基于以上建立的边界条件计算模型，并结合商用CFD软件Fluent，建立了完整的座舱空气流动和传热的数值仿真平台，该平台由于使用了更符合真实情况的边界条件计算模型和分块网格技术，显著提高了仿真结果的精度，仿真平台速度/温度场计算结果与实验结果相比，误差分别约为14.88%和6.37%，证明了该平台的有效性。4、将所建立的座舱空气流动和传热数值仿真平台应用于座舱温度环境评价问题的研究。根据温度场的数值模拟结果可直接求得人体附近的平均舱温；而结合HTRS人体热调节系统仿真平台可计算出人体的平均皮肤温度和核心温度，从而构成一套较完整的座舱热舒适性评价的计算平台。计算结果表明，座舱空气分配系统供气方案和供气参数的改变对人体热感觉有一定影响，且以平均皮肤温度和核心温度等生理性指标作为评价座舱温度环境的标准更为直接合理。以上研究结果表明，本文所建立的座舱空气流动和传热数值仿真平台具有较高的工程应用价值。