大型客機(jī)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(qiáng)，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(shí)也縮短了一些細(xì)菌、病毒傳播的距離。它不僅可以將攜帶病菌的旅客從一個(gè)地點(diǎn)快速地帶到另一個(gè)地點(diǎn)，更重要的是在飛行過程中，狹小機(jī)艙空間內(nèi)通風(fēng)氣流設(shè)計(jì)的不合理會(huì)導(dǎo)致傳染病在機(jī)艙內(nèi)的傳播。因此，研究大型客機(jī)艙內(nèi)污染物傳播規(guī)律，有效地控制機(jī)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(shí)測量，探索了機(jī)艙環(huán)境流

2、場結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，以及氣態(tài)和顆粒態(tài)污染物的實(shí)驗(yàn)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(shí)，對比了機(jī)艙內(nèi)流場和建筑內(nèi)流場結(jié)構(gòu)差異，發(fā)現(xiàn)了機(jī)艙內(nèi)流場結(jié)構(gòu)多樣性和間歇性的特點(diǎn)。
　　然后基于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，對CFD數(shù)值模型中的湍流擴(kuò)散項(xiàng)進(jìn)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(jì)算中進(jìn)行賦值。將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和模擬數(shù)據(jù)進(jìn)行了對比和置信度分析，認(rèn)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(jì)算結(jié)果?；谀M結(jié)果，分析了測點(diǎn)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(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬數(shù)據(jù)，進(jìn)一步分析了流場結(jié)構(gòu)多樣性和間歇性對污染物在機(jī)艙內(nèi)傳播的影響。對于流場結(jié)構(gòu)多樣性，從一個(gè)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(gè)角度分析了仿真模擬艙的置信度。
　　最后，將模擬艙與真實(shí)飛機(jī)機(jī)艙的情況進(jìn)行了對比，針對真實(shí)機(jī)艙內(nèi)縱向氣流的測量，提出了示蹤氣體差分法，并進(jìn)一步分析了縱向氣流的成因及控制方法。結(jié)合真實(shí)機(jī)艙內(nèi)縱向氣流的特點(diǎn)，對于穩(wěn)態(tài)工況，類比傳熱應(yīng)用一維計(jì)算模型，對于非穩(wěn)態(tài)工況，提出了馬爾科夫鏈計(jì)算模型，可以實(shí)現(xiàn)機(jī)艙整體濃度分布的穩(wěn)態(tài)及非穩(wěn)態(tài)快速計(jì)算。同時(shí)，根據(jù)表征飛機(jī)通風(fēng)特性的特征矩陣可以實(shí)現(xiàn)簡單的污染物逆向?qū)?/p>