基于內(nèi)外環(huán)境耦合的客機(jī)表面溫度的預(yù)測(cè).pdf

1、商用客機(jī)的巡航高度大約為一萬(wàn)米左右，客艙外的溫度可低至-50℃左右，客艙內(nèi)維持在25℃左右。為了更好地評(píng)價(jià)艙內(nèi)環(huán)境的舒適性以及墻體的保溫性能，準(zhǔn)確預(yù)測(cè)客艙表面溫度顯得尤為重要。影響客艙表面溫度的因素可分為內(nèi)部和外部?jī)纱箢?。外部因素主要有飛行高度、飛行速度、太陽(yáng)、天空和地面輻射、以及客艙外空氣與壁面之間的對(duì)流換熱等。內(nèi)部因素主要有客艙內(nèi)空氣與壁面之間的對(duì)流和艙內(nèi)空間的輻射換熱等。目前大部分的研究忽略艙內(nèi)外環(huán)境耦合，直接給定壁面溫度作為邊界

2、條件進(jìn)行計(jì)算，或者有的研究即使考慮到了內(nèi)外環(huán)境的耦合，但也只是簡(jiǎn)單考慮了客艙外部環(huán)境的因素。
　　本文以計(jì)算流體力學(xué)(CFD)為主要工具，建立了包含金屬蒙皮、保溫層、甲板以及艙內(nèi)空間為計(jì)算域的CFD模型。以飛機(jī)巡航時(shí)的情景為模擬對(duì)象，同時(shí)考慮太陽(yáng)、地面和天空輻射以及艙外空氣對(duì)流等外部因素以及艙內(nèi)輻射和空氣對(duì)流等內(nèi)部因素，把采用加強(qiáng)壁面函數(shù)法的RNG k-ε湍流模型與S2S輻射模型耦合求解出飛機(jī)內(nèi)外表面溫度。本文設(shè)置了多個(gè)算例，分別

3、比較飛機(jī)巡航高度、太陽(yáng)輻射、送風(fēng)口位置對(duì)客艙內(nèi)表面溫度的影響。為了驗(yàn)證模擬的可靠性，在實(shí)驗(yàn)室建立了一段飛機(jī)縮比模型，將其置于某高低溫濕熱低氣壓箱，來(lái)營(yíng)造出高空低溫低壓的環(huán)境。應(yīng)用Pt100鉑電阻測(cè)試蒙皮外壁面、保溫層表面的溫度分布，用數(shù)字氣壓計(jì)監(jiān)測(cè)艙內(nèi)壓力變化。最后，將獲得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與所建立的CFD模型模擬結(jié)果進(jìn)行對(duì)比。
　　研究的結(jié)果表明，RNG k-ε湍流模型與S2S輻射模型相耦合獲得的CFD模擬溫度分布與實(shí)驗(yàn)測(cè)試的結(jié)果較吻合