大型客機艙內(nèi)流場對污染物傳播影響的研究.pdf

1、隨著全球一體化的加強，不同地域的人們越來越多的通過航空旅行聯(lián)系在一起。航空旅行縮短了人們在地域上的距離，同時也縮短了一些細菌、病毒傳播的距離。它不僅可以將攜帶病菌的旅客從一個地點快速地帶到另一個地點，更重要的是在飛行過程中，狹小機艙空間內(nèi)通風(fēng)氣流設(shè)計的不合理會導(dǎo)致傳染病在機艙內(nèi)的傳播。因此，研究大型客機艙內(nèi)污染物傳播規(guī)律，有效地控制機艙內(nèi)致病污染物的傳播是十分重要的。
　　本文首先通過在7排座環(huán)境艙內(nèi)多場同時測量，探索了機艙環(huán)境流

2、場結(jié)構(gòu)特點，以及氣態(tài)和顆粒態(tài)污染物的實驗方法。分析了雙污染源的耦合作用，從跟隨性的角度比較了氣態(tài)和顆粒態(tài)污染物的分布，同時，對比了機艙內(nèi)流場和建筑內(nèi)流場結(jié)構(gòu)差異，發(fā)現(xiàn)了機艙內(nèi)流場結(jié)構(gòu)多樣性和間歇性的特點。
　　然后基于實驗數(shù)據(jù)，對CFD數(shù)值模型中的湍流擴散項進行了修正，基于邊界層理論，歸納出比較完善的沉降模型，并采用壁面網(wǎng)格剝離的方法在數(shù)值計算中進行賦值。將實驗數(shù)據(jù)和模擬數(shù)據(jù)進行了對比和置信度分析，認為 RNG k-ε模型在現(xiàn)有的

3、技術(shù)條件下可以得到合理的計算結(jié)果?；谀M結(jié)果，分析了測點的布置規(guī)律以及污染物在模擬艙內(nèi)的傳播尺度和分布。
　　根據(jù)前面的實驗和數(shù)值模擬數(shù)據(jù)，進一步分析了流場結(jié)構(gòu)多樣性和間歇性對污染物在機艙內(nèi)傳播的影響。對于流場結(jié)構(gòu)多樣性，從一個全新的渦結(jié)構(gòu)的角度，分析了污染源在不同流場結(jié)構(gòu)處污染物的分布規(guī)律；對于流場結(jié)構(gòu)間歇性，結(jié)合污染物濃度偏態(tài)分布，應(yīng)用Monte-Carlo模擬的方法分析了偏態(tài)不穩(wěn)定性對于乘客暴露的影響。另外，提出“渦熵”和

4、“暴露熵”的概念，從多樣性和間歇性兩個角度分析了仿真模擬艙的置信度。
　　最后，將模擬艙與真實飛機機艙的情況進行了對比，針對真實機艙內(nèi)縱向氣流的測量，提出了示蹤氣體差分法，并進一步分析了縱向氣流的成因及控制方法。結(jié)合真實機艙內(nèi)縱向氣流的特點，對于穩(wěn)態(tài)工況，類比傳熱應(yīng)用一維計算模型，對于非穩(wěn)態(tài)工況，提出了馬爾科夫鏈計算模型，可以實現(xiàn)機艙整體濃度分布的穩(wěn)態(tài)及非穩(wěn)態(tài)快速計算。同時，根據(jù)表征飛機通風(fēng)特性的特征矩陣可以實現(xiàn)簡單的污染物逆向?qū)?/p>