基于機艙環(huán)境背景下的沖擊射流與湍流熱對流的實驗研究.pdf

1、122客機座艙是一個封閉、狹小、人員密集的特殊微環(huán)境，影響艙內(nèi)氣流分布的主要因素有:送風(fēng)系統(tǒng)通過風(fēng)口流出的氣流、乘客口鼻呼吸產(chǎn)生的氣流、由乘客和飛機本身散熱引起的熱浮力驅(qū)動的氣流以及由客機座艙內(nèi)復(fù)雜的幾何結(jié)構(gòu)引起的分離流。送風(fēng)口流出的氣流和乘客口鼻呼吸的氣流與自由射流類似，在遇到座椅和其它設(shè)備時形成了沖擊效應(yīng)，而由乘客自身散熱引起的熱浮力驅(qū)動的氣流運動形成了湍流熱對流。因此，客機座艙內(nèi)的氣流是一種包含沖擊射流和湍流熱對流的復(fù)雜流動。對客

2、機座艙內(nèi)的空氣流動進行研究，是創(chuàng)造一個安全、舒適、健康的客機座艙環(huán)境的必要前提。本文采用熱線測速技術(shù)和粒子圖像測速技術(shù)，分別對基于機艙環(huán)境背景下的沖擊射流和湍流熱對流進行實驗研究，作為實際客機座艙內(nèi)氣流運動研究的基礎(chǔ)。
　　采用熱線測速技術(shù)對沖擊湍射流的流場特性進行了實驗研究。利用IFA300恒溫?zé)峋€測速儀、標準X型雙絲熱線探針和邊界層X型雙絲熱線探針，以高于湍流最小時間尺度的分辨率，精細測量了沖擊湍射流自由射流區(qū)的軸向、徑向速度

3、分量的徑向分布和壁面射流區(qū)徑向、軸向速度分量的軸向分布，得到了平均速度、湍流強度、雷諾剪切應(yīng)力、高階矩、能譜、耗散譜以及空間特征尺度在自由射流區(qū)和壁面射流區(qū)的分布。運用小波變換和希爾伯特—黃變換分別對測得的沖擊湍射流速度場進行了多尺度（多模態(tài)）分析，描述了不同尺度（模態(tài)）能譜的湍流能量級串過程，基于此并對這兩種分解方法進行了比較，發(fā)現(xiàn)希爾伯特—黃變換能夠更加準確地刻畫出不同尺度（模態(tài)）結(jié)構(gòu)在湍動能量傳輸過程中的變化與作用。最后，通過希爾

4、伯特—黃變換方法獲得了沖擊湍射流自由射流區(qū)和壁面射流區(qū)不同模態(tài)結(jié)構(gòu)的平均頻率與流動結(jié)構(gòu)在不同平均頻率下的能量密度分布。
　　采用粒子圖像測速技術(shù)，對等溫工況與加熱工況下的暖體假人模型的呼吸流場進行了實驗研究。利用周期相位平均方法對兩種工況下測得的周期變化的湍流場進行了湍流量統(tǒng)計，得到了呼吸過程中不同相位下的相平均速度、湍流強度和渦量的時空分布演化特征。采用本征正交分解方法將呼吸瞬態(tài)湍流場分解為平均流場、擬序流場、過渡流場和湍流流場