一种半透明大型客机座舱环境仿真实验平台制造技术

本实用新型专利技术公开了一种半透明大型客机座舱环境仿真实验平台，包括恒温室，所述恒温室中设有半透明客机座舱环境模拟舱，还包括恒温室空调系统、模拟舱空调系统、实时数据采集和监控系统。半透明模拟舱及内部座椅均按照真实客舱尺寸1∶1进行设计安装。模拟舱内设有暖体假人，用以模拟真人显热散热。模拟舱安装有多种类型的仿真风口，拆卸更换方便。开关阀门可以更改模拟舱的气流组织形式。利用恒温室和模拟舱的两套空调系统，可以实现多种实验工况。利用计算机软件平台，可以实现实时数据监测和控制。本实用新型专利技术能够充分利用PIV技术获得客舱内的流场，同时可实现多种客舱气流组织形式。实验过程中工况稳定，温度和送风量调控准确。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
一种半透明大型客机座舱环境仿真实验平台
本技术涉及客机座舱环境实验研究，具体涉及客机座舱气流组织特性、污染物传播和乘客热舒适等相关实验研究。
技术介绍
随着科技和民航事业的发展，客机作为提供高速快捷的公共运输服务的交通工具，逐渐成为大众化的出行方式。目前全世界每年有超过20亿人选择乘坐飞机出行，并且这个数字还将不断增加。随着空乘旅客数量的不断增加，由乘坐飞机所带来的问题也将不断攀升。国际航班大大增加了传染性疾病在国际间迅速传播的机会，世界卫生组织(WHO)指出2003年SARS传播至世界5大洲的26个国家和2009年甲型流感传播至世界6大洲的214个国家的主要原因是客机充当了传播的载体，这也引起了人们对大型客机座舱环境中传染性疾病传播的高度重视。另据报道，在国际航班中约有50%的人会出现不适症状，并且有5%的人需要特殊的医疗救助(Leder et al.1nternal MedicineJournal, 2005, 35(1):50-55.)。因此,如何营造一个安全、健康和舒适的客舱环境以保障乘客和机组人员的生命安全、身体健康和舒适就显得尤为重要。而研究客机座舱空气环境尤其是座舱内的气流组织和污染物的传播规律是解决这一问题的科学基础，这也是我国研发制造国产大型客机，实现座舱环境控制研究领域跨越式发展需要解决的关键科学问题。目前国际上研究客舱环境最可信的方法是利用模拟舱进行实验研究。一些国外学者曾经搭建过包括 Boeing767 (Zhang, et al.2009.Experimental and numericalinvestigation of air flow and contaminant transport in an airliner cabinmockup.Building and Environment, 44(I):85-94)、Airbus380 (Bosbach, et al.2006.Experimental and numerical simulations of turbulent ventilation in aircraftcabins.Energy, 31(5):694-705)以及简化座舱(Poussou, et al.2010.Flow andcontaminant transport in an airliner cabin induced by a moving body:modelexperiments and CFD predictions.Atmosphere Environment, 44 = 283O-2839)的环境模拟舱。但这些模拟舱在应用上都存在一定缺陷:(1)大多数模拟舱外壁是不透明的，只能应用嵌入式的流场测量工具(超声波风速仪等)，其本身对舱内的流场有影响。(2)部分透明模拟舱的可以应用非嵌入式的粒子成像测速技术(PIV)，但其测量区域一般受到明显限制，并且基本是没有暖体假人和座椅的空舱工况。(3)现有的模拟舱只是针对某一机型进行设计，无法进行不同机型客舱内气流组织形式的对比研究。(4)现有客舱仿真实验平台并没有考虑模拟舱外部环境的精确控制，边界条件的稳定性和可调控性较低。因此，需要进一步开发设计适应性和可控性更强的客舱环境仿真实验平台。
技术实现思路
针对上述现有技术，本技术提供一种半透明大型客机座舱环境仿真实验平台。该实验平台可以满足座舱热边界及初始条件仿真适应性，可控性，准确性及精细测量的需要。可以进行非嵌入式的粒子成像速度测量(PIV)、污染物浓度采样测量以及温度场测量，为计算流体力学(CFD)数值计算提供可靠的边界条件和高质量的对比验证实验数据。为了解决上述技术问题，本技术一种半透明大型客机座舱环境仿真实验平台，包括恒温室和设置在所述恒温室中的半透明客机座舱环境模拟舱、恒温室空调系统、模拟舱空调系统、实时数据采集和监控系统；所述半透明客机座舱环境模拟舱的中间部分和正面舱壁采用高透光性材料，所述半透明客机座舱环境模拟舱设有多种仿真风口，用以仿真实现现代客机座舱的真实送风状态，多种仿真风口为可拆卸更换型；所述半透明客机座舱环境模拟舱地板上通过安装导轨连接有客机座椅，用以还原真实客机座舱内的空间结构；所述半透明客机座舱环境模拟舱内还设有暖体假人，用以模拟真人各部位的显热散热；所述恒温室空调系统由恒温室空调机组和恒温室空调管道系统构成，所述恒温室空调系统用于控制模拟舱外恒温室室温，所述恒温室空调系统的温度控制精度为土 rc，通过调节恒温室室温用以仿真实现飞机在巡航或地面停机状态下客舱内壁面的温度边界条件；所述模拟舱空调系统由模拟舱空调机组和模拟舱空调管道系统构成，所述模拟舱空调管道系统与所述半透明客机座舱环境模拟舱的仿真风口相连，用于实现模拟舱恒温送风以及仿真实现多种气流组织形式，所述模拟舱空调系统的温度控制精度为±0.5°C，最大送风量至少能达到IOL/ Cs.人)；所述实时数据采集和监控系统由传感器、信号调理模块、数据采集模块和远程计算机组成，所述实时数据采集和监控系统实时调控的参数至少包括:恒温室室温、恒温室空调送风温度、模拟舱舱内温度、模拟舱送风温度、模拟舱排风温度和模拟舱实际送风风量。进一步讲，本技术半透明大型客机座舱环境仿真实验平台，其中，所述多种气流组织形式包括客舱侧壁送风口送风、客舱顶部送风口送风、客舱顶部和侧壁送风口同时送风、客舱过道地板送风口和回风口分别送风、客舱过道地板送风口和回风口同时送风。所述传感器实时监测所述恒温室空调系统的送风温度和恒温室室温以及所述模拟舱空调系统的送风温度、排风温度和所述半透明飞机座舱环境模拟舱内空气温度。所述信号调理模块将由传感器测量的信号调理成标准信号再由数据采集模块将其转换成数据并在远程计算机的软件平台中显示，所述软件平台根据监控数据结果对实时调控的参数进行采集和调节。与现有技术相比，本技术的有益效果是:模拟舱及内部座椅均按照真实客舱尺寸1:1进行设计安装，可以保证测量几何空间对实际客舱的再现。模拟舱内可采用传统的点测量仪器进行速度场、浓度场和温度场的测量。同时，部分舱壁采用透明设计，能够充分利用非嵌入式的PIV技术获得客舱内的瞬时流场。[0011 ] 安装有多种类型的仿真风口，且拆卸更换方便。送回风管道外有保温层，保证送风温度的稳定，密封性好。利用调节阀门，可以对送风管道和回风管道进行调整切换，实现多种真实客机座舱内的气流组织形式，以及研究新型气流组织形式。利用恒温室和模拟舱的两套空调系统，可以实现实验平台多样性的热工边界条件设置，满足多种实验工况需求。利用PID反馈调节对空调系统的运行工况进行精确调控，保证实验过程中边界条件的稳定性。该实验平台利用计算机软件平台进行实时数据监测和自动化控制，工况参数调控快捷准确。该实验平台具有可开发性，不仅适用于开展客机座舱环境的基础实验研究，还可以用于相关学科的教学实践或展示。【附图说明】图1是本技术实验实验平台系统组成分解示意图；图2是本技术实验平台半透明模拟舱外观尺寸图；图3是本技术实验平台半透明模拟舱截面尺寸图；图4是本技术实验平台风管和调节阀门布置俯视图；图5是本技术实验平台风本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半透明大型客机座舱环境仿真实验平台，包括恒温室，其特征在于，所述恒温室中设有半透明客机座舱环境模拟舱，还包括恒温室空调系统、模拟舱空调系统、实时数据采集和监控系统；?所述半透明客机座舱环境模拟舱的中间部分和正面舱壁采用高透光性材料，所述半透明客机座舱环境模拟舱设有多种仿真风口，用以仿真实现现代客机座舱的真实送风状态，多种仿真风口为可拆卸更换型；所述半透明客机座舱环境模拟舱地板上通过安装导轨连接有客机座椅，用以还原真实客机座舱内的空间结构；所述半透明客机座舱环境模拟舱内还设有暖体假人，用以模拟真人各部位的显热散热；?所述恒温室空调系统由恒温室空调机组和恒温室空调管道系统构成，所述恒温室空调系统用于控制模拟舱外恒温室室温，所述恒温室空调系统的温度控制精度为±1℃，通过调节恒温室室温用以仿真实现飞机在巡航或地面停机状态下客舱内壁面的温度边界条件；?所述模拟舱空调系统由模拟舱空调机组和模拟舱空调管道系统构成，所述模拟舱空调管道系统与所述半透明客机座舱环境模拟舱的仿真风口相连，用于实现模拟舱恒温送风以及仿真实现多种气流组织形式，所述模拟舱空调系统的温度控制精度为±0.5℃，最大送风量至少能达到10L/（s·人）；?所述实时数据采集和监控系统由传感器、信号调理模块、数据采集模块和远程计算机组成，所述实时数据采集和监控系统实时调控的参数至少包括：恒温室室温、恒温室空调送风温度、模拟舱舱内温度、模拟舱送风温度、模拟舱排风温度和模拟舱实际送风风量。...

【技术特征摘要】
1.一种半透明大型客机座舱环境仿真实验平台，包括恒温室，其特征在于，所述恒温室中设有半透明客机座舱环境模拟舱，还包括恒温室空调系统、模拟舱空调系统、实时数据采集和监控系统； 所述半透明客机座舱环境模拟舱的中间部分和正面舱壁采用高透光性材料，所述半透明客机座舱环境模拟舱设有多种仿真风口，用以仿真实现现代客机座舱的真实送风状态，多种仿真风口为可拆卸更换型；所述半透明客机座舱环境模拟舱地板上通过安装导轨连接有客机座椅，用以还原真实客机座舱内的空间结构；所述半透明客机座舱环境模拟舱内还设有暖体假人，用以模拟真人各部位的显热散热； 所述恒温室空调系统由恒温室空调机组和恒温室空调管道系统构成，所述恒温室空调系统用于控制模拟舱外恒温室室温，所述恒温室空调系统的温度控制精度为土 rc，通过调节恒温室室温用以仿真实现飞机在巡航或地面停机状态下客舱内壁面的温度边界条件； 所述模拟舱空调系统由模拟舱空调机组和模拟舱空调管道系统构成，所述模拟舱空调管道系统与所述半透明客机座舱环境模拟舱的仿真风口相连，用于实现模拟舱恒温送风以及仿真实现多种气流组织...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘俊杰，曹晓东，陈元益，裴晶晶，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：实用新型
国别省市：