基于內外環(huán)境耦合的客機表面溫度的預測.pdf

1、商用客機的巡航高度大約為一萬米左右，客艙外的溫度可低至-50℃左右，客艙內維持在25℃左右。為了更好地評價艙內環(huán)境的舒適性以及墻體的保溫性能，準確預測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部和外部兩大類。外部因素主要有飛行高度、飛行速度、太陽、天空和地面輻射、以及客艙外空氣與壁面之間的對流換熱等。內部因素主要有客艙內空氣與壁面之間的對流和艙內空間的輻射換熱等。目前大部分的研究忽略艙內外環(huán)境耦合，直接給定壁面溫度作為邊界

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

3、比較飛機巡航高度、太陽輻射、送風口位置對客艙內表面溫度的影響。為了驗證模擬的可靠性，在實驗室建立了一段飛機縮比模型，將其置于某高低溫濕熱低氣壓箱，來營造出高空低溫低壓的環(huán)境。應用Pt100鉑電阻測試蒙皮外壁面、保溫層表面的溫度分布，用數(shù)字氣壓計監(jiān)測艙內壓力變化。最后，將獲得的實驗數(shù)據(jù)與所建立的CFD模型模擬結果進行對比。
　　研究的結果表明，RNG k-ε湍流模型與S2S輻射模型相耦合獲得的CFD模擬溫度分布與實驗測試的結果較吻合