【主編特邀】
——大型民用客機座艙空氣環(huán)境的實驗研究和數值模擬

專家點評：大型民用客機座艙中良好的空氣質量是乘客安全、健康和舒適的保證．客艙中的空氣流動是在復雜幾何邊界條件下多物理過程(浮力、傳熱、多相等)的低雷諾數湍流，對于這種復雜流動，無論是實驗還是數值模擬都有極大困難．《天津大學學報(自然科學與工程技術版)》本期刊登了天津大學環(huán)境科學與工程學院及其合作者在這方面研究的初步成果，4篇論文在該科學問題的實驗研究和數值模擬方面顯示出良好的開端．

“MD-82飛機客艙環(huán)境流場的HWA測量與分析”一文用熱線風速儀測量了麥道82飛機中送風口附近的流場，對實際飛機的側壁送風和個性化送風噴嘴的湍流特性進行實驗研究．在麥道82飛機客艙的狹小空間中進行湍流測量是一項艱巨的工作，但是論文作者獲得了真實飛機客艙送風口周圍的湍流特性，包括兩種送風口出口氣流的流向平均速度、湍流度分布速度和流向能譜，還測量了兩種送風口出口氣流的徑向平均速度分布、湍流度分布和徑向能譜．這些流動參數對于研究客艙空氣環(huán)境和污染物擴散是十分重要的資料．

“大型客機座艙合理排數的數值模擬”一文研究了大型客機空氣環(huán)境數值模擬的合理排數問題．大型客機空氣環(huán)境數值模擬的困難之一是計算機資源問題，現(xiàn)有計算機不可能數值模擬全機艙的空氣流動，如何合理簡化客艙是實現(xiàn)數值模擬的關鍵．實際客艙的大部分座位是均勻設置的，是否可以用客艙若干排數的氣流數值模擬代表全客艙的空氣環(huán)境，該文以麥道82飛機頭等客艙為例，進行空氣環(huán)境的數值模擬，取得了滿意的結果．數值模擬采用了符合實際的邊界條件，如進風量、進風溫度、壁面溫度、窗戶溫度、地板溫度、客艙壓強和人體溫度等，因此數值模擬的結果有較大的可信度．在滿艙和空艙的情況下得到的結論是：空艙時，至少5排座艙的數值模擬才能獲得合理計算結果；而滿艙時，3排以上座艙的數值模擬就能獲得滿意的結果．該文為進一步研究大型客機空氣環(huán)境的數值模擬提供了很好的基礎．

“客機座艙新型個性座椅送風系統(tǒng)的數值仿真”一文用數值模擬方法研究大型客艙的送風系統(tǒng)，提出了一種新型的送風系統(tǒng)．文章以麥道82飛機的座艙為實例，在符合真實的客艙環(huán)境條件下比較了已有的混合送風和作者提出的新型送風系統(tǒng)(個性座椅扶手和底部送風)產生的環(huán)境參數．數值模擬結果表明，新型送風系統(tǒng)在人體周圍的風速和溫度都符合國際通用的舒適度標準，并優(yōu)于現(xiàn)有混合送風．該項研究為大客機送風系統(tǒng)的設計提供了一種新思路．

“基于激光散射法的氣溶膠顆粒測量系統(tǒng)的接收參數分析”一文用激光散射法實測接收系數，獲得了較好的接收方向角θ 和接收孔徑半角β．氣溶膠顆粒是對人體健康危害最大的污染物，特別是細微的氣溶膠顆粒(PM10，PM2.5)．在實際環(huán)境中，氣溶膠由不同物質和粒徑的顆粒物組成，每種物質的折射系數有很大差別，在這種情況下，如何用激光散射法較為準確地測定氣溶膠顆粒直徑是重要的實際問題．該文作者研究了常見的氣溶膠粒子(水、硫酸、硫酸銨、炭黑和金屬及標準的聚苯乙烯)在不同接收方向角θ 和接收孔徑半角β 下測量散射光通量與粒徑的關系曲線(F-D)，結論是θ=40o、β=45o接收參數條件下，F(xiàn)-D曲線單調性較好，折射率對5種粒子測量結果的影響較小，但對0.1,μm金屬粒子的測量結果影響較大．該項研究對于實測氣溶膠顆粒有實用價值．

清華大學工程力學系 張兆順