【主编特邀】——大型民用客机座舱空气环境的实验研究和数值模拟

【主编特邀】
——大型民用客机座舱空气环境的实验研究和数值模拟

专家点评：大型民用客机座舱中良好的空气质量是乘客安全、健康和舒适的保证．客舱中的空气流动是在复杂几何边界条件下多物理过程(浮力、传热、多相等)的低雷诺数湍流，对于这种复杂流动，无论是实验还是数值模拟都有极大困难．《天津大学学报(自然科学与工程技术版)》本期刊登了天津大学环境科学与工程学院及其合作者在这方面研究的初步成果，4篇论文在该科学问题的实验研究和数值模拟方面显示出良好的开端．

“MD-82飞机客舱环境流场的HWA测量与分析”一文用热线风速仪测量了麦道82飞机中送风口附近的流场，对实际飞机的侧壁送风和个性化送风喷嘴的湍流特性进行实验研究．在麦道82飞机客舱的狭小空间中进行湍流测量是一项艰巨的工作，但是论文作者获得了真实飞机客舱送风口周围的湍流特性，包括两种送风口出口气流的流向平均速度、湍流度分布速度和流向能谱，还测量了两种送风口出口气流的径向平均速度分布、湍流度分布和径向能谱．这些流动参数对于研究客舱空气环境和污染物扩散是十分重要的资料．

“大型客机座舱合理排数的数值模拟”一文研究了大型客机空气环境数值模拟的合理排数问题．大型客机空气环境数值模拟的困难之一是计算机资源问题，现有计算机不可能数值模拟全机舱的空气流动，如何合理简化客舱是实现数值模拟的关键．实际客舱的大部分座位是均匀设置的，是否可以用客舱若干排数的气流数值模拟代表全客舱的空气环境，该文以麦道82飞机头等客舱为例，进行空气环境的数值模拟，取得了满意的结果．数值模拟采用了符合实际的边界条件，如进风量、进风温度、壁面温度、窗户温度、地板温度、客舱压强和人体温度等，因此数值模拟的结果有较大的可信度．在满舱和空舱的情况下得到的结论是：空舱时，至少5排座舱的数值模拟才能获得合理计算结果；而满舱时，3排以上座舱的数值模拟就能获得满意的结果．该文为进一步研究大型客机空气环境的数值模拟提供了很好的基础．

“客机座舱新型个性座椅送风系统的数值仿真”一文用数值模拟方法研究大型客舱的送风系统，提出了一种新型的送风系统．文章以麦道82飞机的座舱为实例，在符合真实的客舱环境条件下比较了已有的混合送风和作者提出的新型送风系统(个性座椅扶手和底部送风)产生的环境参数．数值模拟结果表明，新型送风系统在人体周围的风速和温度都符合国际通用的舒适度标准，并优于现有混合送风．该项研究为大客机送风系统的设计提供了一种新思路．

“基于激光散射法的气溶胶颗粒测量系统的接收参数分析”一文用激光散射法实测接收系数，获得了较好的接收方向角θ 和接收孔径半角β．气溶胶颗粒是对人体健康危害最大的污染物，特别是细微的气溶胶颗粒(PM10，PM2.5)．在实际环境中，气溶胶由不同物质和粒径的颗粒物组成，每种物质的折射系数有很大差别，在这种情况下，如何用激光散射法较为准确地测定气溶胶颗粒直径是重要的实际问题．该文作者研究了常见的气溶胶粒子(水、硫酸、硫酸铵、炭黑和金属及标准的聚苯乙烯)在不同接收方向角θ 和接收孔径半角β 下测量散射光通量与粒径的关系曲线(F-D)，结论是θ=40o、β=45o接收参数条件下，F-D曲线单调性较好，折射率对5种粒子测量结果的影响较小，但对0.1,μm金属粒子的测量结果影响较大．该项研究对于实测气溶胶颗粒有实用价值．

清华大学工程力学系 张兆顺