1、如今，越來(lái)越多的人乘飛機(jī)旅行。許多研究表明，空中旅行的不舒適以及感染的危險(xiǎn)與客艙環(huán)境息息相關(guān)。在商用客機(jī)中，舒適和健康的客艙環(huán)境是由氣流組織分布創(chuàng)建的。因此，這項(xiàng)研究的目的是研究客機(jī)座艙中氣流組織的分布并進(jìn)行進(jìn)一步的設(shè)計(jì)，以確保安全的、健康的和舒適的客艙環(huán)境。為了實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，本研究進(jìn)行了以下的研究：
　　1）這項(xiàng)研究在MD-82真實(shí)客機(jī)的頭等艙中通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)量研究了空艙和滿員情況下機(jī)艙內(nèi)的氣流組織分布，并且進(jìn)行了對(duì)比。本研究采用加

2、熱的人體模型模擬乘客。實(shí)驗(yàn)應(yīng)用超聲波風(fēng)速儀（UA）和熱電偶分別測(cè)量三維空氣速度場(chǎng)和溫度場(chǎng)。采用實(shí)驗(yàn)測(cè)量的速度場(chǎng)、溫度場(chǎng)以及相應(yīng)的送風(fēng)口和壁面的邊界條件，這項(xiàng)研究評(píng)價(jià)驗(yàn)證了三種湍流模型。
　　2）采用驗(yàn)證的湍流模型，這項(xiàng)研究開(kāi)發(fā)了基于計(jì)算流體力學(xué)（CFD）的伴隨方法，用于封閉環(huán)境的逆向設(shè)計(jì)。該方法可以逆向確定送風(fēng)口的位置、大小和送風(fēng)參數(shù)。設(shè)計(jì)目標(biāo)可以是局部的氣流組織。本研究將該方法在OpenFOAM中實(shí)現(xiàn)并且采用文獻(xiàn)中的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行

3、了驗(yàn)證；最終應(yīng)用基于CFD的伴隨方法尋找客機(jī)座艙中最優(yōu)的送風(fēng)口位置、大小和送風(fēng)參數(shù)，以達(dá)到設(shè)計(jì)所要求的熱環(huán)境。
　　3）為了加快逆向設(shè)計(jì)速度，本研究采用快速計(jì)算流體力學(xué)（FFD）求解納維斯托克斯（NS）方程。這項(xiàng)研究在OpenFOAM中實(shí)現(xiàn)了FFD模型，使得FFD求解器適用于非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格。由于FFD不能保證標(biāo)量的守恒，本研究開(kāi)發(fā)了用split scheme求解連續(xù)性方程和動(dòng)量方程和iterative scheme求解標(biāo)量方程的組合

4、算法。通過(guò)文獻(xiàn)中的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，本研究驗(yàn)證了FFD的計(jì)算速度和精度。
　　主要結(jié)論：（1）實(shí)驗(yàn)測(cè)量發(fā)現(xiàn)真實(shí)機(jī)艙中存在顯著的縱向流動(dòng)。送風(fēng)的湍動(dòng)能從送風(fēng)口到乘客區(qū)域快速衰減。加熱的人體模型產(chǎn)生的熱羽流對(duì)流場(chǎng)湍流度的影響較小。滿員的客艙中溫度場(chǎng)存在分層現(xiàn)象；（2）湍流模型中，LES和 DES能較為準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)流動(dòng)，RNG k-ε模型的計(jì)算精度較差。由于LES和DES需要至少RNG k-ε模型20倍以上的計(jì)算時(shí)間，RNG k-ε模型最為適用；