飛機客艙通風口內(nèi)均勻氣流結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種飛機客艙通風口內(nèi)均勻氣流結(jié)構(gòu)，包括均氣圓管和擋氣板，在所述均氣圓管的下側(cè)壁上設(shè)有貫通的出氣縫，所述出氣縫與所述均氣圓管的軸線平行，所述擋氣板設(shè)置在所述出氣縫的射流方向的正下方。本實用新型保證了機艙壁面條縫型通風口流場沿垂直壁面方向的快速衰減特性。對于流場沿機艙軸向的均勻性和降低氣流湍渦尺度方面也有了很大改善。結(jié)構(gòu)簡便、合理，明顯提高了乘客的舒適性，降低了吹風感，同時減小了圓孔對氣流的阻力，減低了客艙環(huán)控系統(tǒng)的動力和燃料消耗。
【專利說明】飛機客艙通風口內(nèi)均勻氣流結(jié)構(gòu)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種機艙環(huán)境中的壁面條縫型通風口內(nèi)結(jié)構(gòu)，特別是一種飛機客艙通風口內(nèi)均勻氣流結(jié)構(gòu)。

【背景技術(shù)】
[0002]近年來，隨著國產(chǎn)大飛機技術(shù)的不斷進步，人們對機艙環(huán)境舒適度的要求也越來越高。營造一個安全、健康、舒適、節(jié)能、環(huán)保的座艙空氣環(huán)境也迫在眉睫。通過組織合理的氣流改善座艙環(huán)境的安全性、健康性、舒適性、經(jīng)濟性是當前國際研究的前沿，座艙中的環(huán)境空氣流動是整個座艙環(huán)境的形成和控制的重要基礎(chǔ)。
[0003]在封閉的客艙環(huán)境中，條縫型出風口具有更新艙內(nèi)空氣，降低客艙溫度，保證艙內(nèi)空氣品質(zhì)，改善艙內(nèi)熱舒適性的重要作用。據(jù)此，條縫出風口內(nèi)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化必須在保證空氣供量的前提下，改善氣流的組織形式，使得氣流在到達人體附近時，被感知的可能更小，也即吹風感減小，并且沿客艙軸向送風均勻。
[0004]請參見圖1 (a)和圖1 (b)所示，現(xiàn)有飛機客艙壁面上條縫通風口內(nèi)加有圓孔型內(nèi)結(jié)構(gòu)。環(huán)控系統(tǒng)輸送的氣流先送入圓型管道，在圓型管道下側(cè)壁，現(xiàn)有MD-82客艙內(nèi)采用了開等間距小圓孔的方式，請參見圖2 (a)，使氣流先撞擊到一個平板上，再經(jīng)外部條縫射出。由于小圓孔與條縫不是一一對應，導致條縫通風口射出的氣流沿飛機客艙軸向分布不均勻，引起飛機客艙內(nèi)氣流產(chǎn)生不應有的水平環(huán)流等復雜流動，加劇了客艙內(nèi)細菌病毒等污染物的快速傳播和輸移擴散，使環(huán)控系統(tǒng)達不到應有的效果。同時由于多個小圓孔射流的阻力很大，導致飛機客艙環(huán)控系統(tǒng)的動力能耗增加，加大了飛機的燃料消耗。
實用新型內(nèi)容
[0005]本實用新型為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問題而提供一種飛機客艙通風口內(nèi)均勻氣流結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)能夠使環(huán)控系統(tǒng)達到應有的效果，并且能夠減少飛機的燃料消耗。
[0006]本實用新型為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案是:一種飛機客艙通風口內(nèi)均勻氣流結(jié)構(gòu)，包括均氣圓管和擋氣板，在所述均氣圓管的下側(cè)壁上設(shè)有貫通的出氣縫，所述出氣縫與所述均氣圓管的軸線平行，所述擋氣板設(shè)置在所述出氣縫的射流方向的正下方。
[0007]所述出氣縫的寬度為3mm。
[0008]本實用新型具有的優(yōu)點和積極效果是:在原有的內(nèi)結(jié)構(gòu)設(shè)計基礎(chǔ)上，將間隔圓孔型內(nèi)結(jié)構(gòu)改成狹長條縫型的內(nèi)結(jié)構(gòu)，使得原氣流組織在通過條縫型出風口噴出時沿客艙軸向更加均勻，與周圍空氣的卷吸混合作用增大，衰減迅速，氣流湍渦尺度變小，具有能夠減小機艙環(huán)控系統(tǒng)流動阻力，降低環(huán)控系統(tǒng)能源動力消耗的等特點，既實現(xiàn)了條縫出風口的功能設(shè)置，同時也改善了客艙環(huán)控系統(tǒng)的氣流品質(zhì)，使乘客在密閉的機艙環(huán)境中感覺更加舒適。
[0009]綜上所述，本實用新型保證了機艙壁面條縫型通風口流場沿垂直壁面方向的快速衰減特性。對于流場沿機艙軸向的均勻性和降低氣流湍渦尺度方面也有了很大改善。結(jié)構(gòu)簡便、合理，明顯提高了乘客的舒適性，降低了吹風感，同時減小了圓孔對氣流的阻力，減低了客艙環(huán)控系統(tǒng)的動力和燃料消耗。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1(a)為飛機客艙帶條縫的通風口外觀圖；
[0011]圖1(b)為加裝內(nèi)結(jié)構(gòu)的通風口示意圖；
[0012]圖1(c)為圖1(b)的側(cè)視圖；
[0013]圖2(a)為MD-82客艙現(xiàn)有內(nèi)結(jié)構(gòu)中均氣圓管的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014]圖2(b)為本實用新型的均氣圓管的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖3為三種工況下無量綱平均速度沿流向的衰減對比圖(工況I為不加內(nèi)結(jié)構(gòu)，工況2為孔型內(nèi)結(jié)構(gòu)，工況3為縫型內(nèi)結(jié)構(gòu))；
[0016]圖4為三種工況下平均速度沿展向的波動比對比圖；
[0017]圖5 (a)、圖5(b)和圖5(c)分別為三種工況下脈動速度等值線圖。
[0018]圖中:1、均氣圓管；11、出氣縫；2、擋氣板。

【具體實施方式】
[0019]為能進一步了解本實用新型的
【發(fā)明內(nèi)容】
、特點及功效，茲例舉以下實施例，并配合附圖詳細說明如下:
[0020]請參見圖2(b)，一種飛機客艙通風口內(nèi)均勻氣流結(jié)構(gòu)，包括均氣圓管I和擋氣板2，在所述均氣圓管I的下側(cè)壁上設(shè)有貫通的出氣縫11，所述出氣縫11與所述均氣圓管I的軸線平行，所述擋氣板2設(shè)置在所述出氣縫11的射流方向的正下方。
[0021]本實用新型是基于MD-82客艙環(huán)境中的條縫通風口內(nèi)結(jié)構(gòu)的設(shè)計。設(shè)計目的主要包括四個方面:第一，改善條縫通風口流場沿展向的均勻性；第二，加快條縫出風口流向方向上的衰減；第三，破碎氣流中大尺度湍渦結(jié)構(gòu)，降低氣流湍渦尺度；第四減小機艙環(huán)控系統(tǒng)流動阻力，降低環(huán)控系統(tǒng)能源動力消耗。
[0022]原MD-82客艙條縫型出風口的內(nèi)結(jié)構(gòu)中包括內(nèi)徑為40mm的均氣圓管，在均氣圓管的管壁上沿軸向每隔17mm有一直徑9mm的圓形出氣孔，空氣通過均氣圓管管壁上的出氣孔經(jīng)由條縫格柵進入到客艙環(huán)境流場中。本實用新型改進了上述方案，將均氣圓管管壁上沿軸向等間距布置的多個圓形出氣孔改為一條寬度為3_的貫通的出氣縫。
[0023]本實用新型經(jīng)試驗證明能夠達到上述設(shè)計目的。
[0024]試驗方案包括條縫通風口模型實驗和真實客艙現(xiàn)場實驗。機艙壁面條縫通風口模型與真實客艙條縫通風口尺寸相同，條縫所在平面與水平呈60°。每個條縫長50mm，寬
3.5mm，條縫的間距也為3.5mm,即格柵的寬度為3.5mm。請參見圖1 (a)。
[0025]測試過程中采用熱線測速技術(shù)和PIV測量技術(shù)，采用以下三種模型:1)對不加裝內(nèi)結(jié)構(gòu)的條縫通風口模型、2)內(nèi)結(jié)構(gòu)采用帶圓孔的均氣圓管以及3)改進后內(nèi)結(jié)構(gòu)采用帶出氣縫的均氣圓管的內(nèi)結(jié)構(gòu)模型進行湍流場瞬時速度場高時空分辨率測量。主要內(nèi)容包括湍流場沿垂直壁面方向的變化情況以及沿機艙軸向的變化情況。
[0026]圖3給出各種工況下平均速度沿垂直客艙壁面方向的衰減規(guī)律，從圖3可以看出，改進的內(nèi)結(jié)構(gòu)方式使氣流沿垂直客艙壁面方向獲得了快速的衰減，在滿足一定通風量的同時這樣的速度場不會引起人體明顯的吹風感。圖4給出平均速度沿客艙軸向的均勻性分布，圖4表明，平均速度沿客艙軸向的不均勻性明顯降低，減弱了飛機客艙內(nèi)不應有的水平環(huán)流等復雜流動，抑制了客艙內(nèi)細菌病毒等污染物的快速傳播和輸移擴散。圖5 (a)、圖5(b)和圖5(c)分別給出了三種工況下氣流的多尺度湍渦能量隨尺度的分布，結(jié)果表明，氣流射出出氣縫時的二維均勻特性使得氣流的大尺度湍渦結(jié)構(gòu)破碎更快，小尺度湍渦成分提高，大尺度湍渦成分降低，經(jīng)過改造后氣流的湍渦尺度進一步減小，由大尺度湍渦引起的人體吹風感和不舒適性明顯降低，顯著改善了飛機客艙氣流的舒適性。同時由于二維均勻出氣縫的射流阻力遠小于多個圓孔射流的阻力，減小了飛機客艙環(huán)控系統(tǒng)的動力能耗，從而降低了飛機的總體燃料消耗。
[0027]盡管上面結(jié)合附圖對本實用新型的優(yōu)選實施例進行了描述，但是本實用新型并不局限于上述的【具體實施方式】，上述的【具體實施方式】僅僅是示意性的，并不是限制性的，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本實用新型的啟示下，在不脫離本實用新型宗旨和權(quán)利要求所保護的范圍情況下，還可以做出很多形式，這些均屬于本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種飛機客艙通風口內(nèi)均勻氣流結(jié)構(gòu)，包括均氣圓管和擋氣板，其特征在于，在所述均氣圓管的下側(cè)壁上設(shè)有貫通的出氣縫，所述出氣縫與所述均氣圓管的軸線平行，所述擋氣板設(shè)置在所述出氣縫的射流方向的正下方。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的飛機客艙通風口內(nèi)均勻氣流結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述出氣縫的寬度為3mm。
【文檔編號】B64D13/00GK203996903SQ201420485474
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年8月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月26日
【發(fā)明者】姜楠, 郭勇, 葛文濤 申請人:天津大學