飞机客舱通风口内均匀气流结构的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种飞机客舱通风口内均匀气流结构，包括均气圆管和挡气板，在所述均气圆管的下侧壁上设有贯通的出气缝，所述出气缝与所述均气圆管的轴线平行，所述挡气板设置在所述出气缝的射流方向的正下方。本实用新型保证了机舱壁面条缝型通风口流场沿垂直壁面方向的快速衰减特性。对于流场沿机舱轴向的均匀性和降低气流湍涡尺度方面也有了很大改善。结构简便、合理，明显提高了乘客的舒适性，降低了吹风感，同时减小了圆孔对气流的阻力，减低了客舱环控系统的动力和燃料消耗。
【专利说明】飞机客舱通风口内均匀气流结构
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种机舱环境中的壁面条缝型通风口内结构，特别是一种飞机客舱通风口内均匀气流结构。
【背景技术】
[0002]近年来，随着国产大飞机技术的不断进步，人们对机舱环境舒适度的要求也越来越高。营造一个安全、健康、舒适、节能、环保的座舱空气环境也迫在眉睫。通过组织合理的气流改善座舱环境的安全性、健康性、舒适性、经济性是当前国际研究的前沿，座舱中的环境空气流动是整个座舱环境的形成和控制的重要基础。
[0003]在封闭的客舱环境中，条缝型出风口具有更新舱内空气，降低客舱温度，保证舱内空气品质，改善舱内热舒适性的重要作用。据此，条缝出风口内结构的优化必须在保证空气供量的前提下，改善气流的组织形式，使得气流在到达人体附近时，被感知的可能更小，也即吹风感减小，并且沿客舱轴向送风均匀。
[0004]请参见图1 (a)和图1 (b)所示，现有飞机客舱壁面上条缝通风口内加有圆孔型内结构。环控系统输送的气流先送入圆型管道，在圆型管道下侧壁，现有MD-82客舱内采用了开等间距小圆孔的方式，请参见图2 (a)，使气流先撞击到一个平板上，再经外部条缝射出。由于小圆孔与条缝不是一一对应，导致条缝通风口射出的气流沿飞机客舱轴向分布不均匀，引起飞机客舱内气流产生不应有的水平环流等复杂流动，加剧了客舱内细菌病毒等污染物的快速传播和输移扩散，使环控系统达不到应有的效果。同时由于多个小圆孔射流的阻力很大，导致飞机客舱环控系统的动力能耗增加，加大了飞机的燃料消耗。
实用新型内容
[0005]本实用新型为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种飞机客舱通风口内均匀气流结构，该结构能够使环控系统达到应有的效果，并且能够减少飞机的燃料消耗。
[0006]本实用新型为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是:一种飞机客舱通风口内均匀气流结构，包括均气圆管和挡气板，在所述均气圆管的下侧壁上设有贯通的出气缝，所述出气缝与所述均气圆管的轴线平行，所述挡气板设置在所述出气缝的射流方向的正下方。
[0007]所述出气缝的宽度为3mm。
[0008]本实用新型具有的优点和积极效果是:在原有的内结构设计基础上，将间隔圆孔型内结构改成狭长条缝型的内结构，使得原气流组织在通过条缝型出风口喷出时沿客舱轴向更加均匀，与周围空气的卷吸混合作用增大，衰减迅速，气流湍涡尺度变小，具有能够减小机舱环控系统流动阻力，降低环控系统能源动力消耗的等特点，既实现了条缝出风口的功能设置，同时也改善了客舱环控系统的气流品质，使乘客在密闭的机舱环境中感觉更加舒适。
[0009]综上所述，本实用新型保证了机舱壁面条缝型通风口流场沿垂直壁面方向的快速衰减特性。对于流场沿机舱轴向的均匀性和降低气流湍涡尺度方面也有了很大改善。结构简便、合理，明显提高了乘客的舒适性，降低了吹风感，同时减小了圆孔对气流的阻力，减低了客舱环控系统的动力和燃料消耗。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]图1(a)为飞机客舱带条缝的通风口外观图；
[0011]图1(b)为加装内结构的通风口示意图；
[0012]图1(c)为图1(b)的侧视图；
[0013]图2(a)为MD-82客舱现有内结构中均气圆管的结构示意图；
[0014]图2(b)为本实用新型的均气圆管的结构示意图；
[0015]图3为三种工况下无量纲平均速度沿流向的衰减对比图(工况I为不加内结构，工况2为孔型内结构，工况3为缝型内结构)；
[0016]图4为三种工况下平均速度沿展向的波动比对比图；
[0017]图5 (a)、图5(b)和图5(c)分别为三种工况下脉动速度等值线图。
[0018]图中:1、均气圆管；11、出气缝；2、挡气板。
【具体实施方式】
[0019]为能进一步了解本实用新型的
【发明内容】
、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下:
[0020]请参见图2(b)，一种飞机客舱通风口内均匀气流结构，包括均气圆管I和挡气板2，在所述均气圆管I的下侧壁上设有贯通的出气缝11，所述出气缝11与所述均气圆管I的轴线平行，所述挡气板2设置在所述出气缝11的射流方向的正下方。
[0021]本实用新型是基于MD-82客舱环境中的条缝通风口内结构的设计。设计目的主要包括四个方面:第一，改善条缝通风口流场沿展向的均匀性；第二，加快条缝出风口流向方向上的衰减；第三，破碎气流中大尺度湍涡结构，降低气流湍涡尺度；第四减小机舱环控系统流动阻力，降低环控系统能源动力消耗。
[0022]原MD-82客舱条缝型出风口的内结构中包括内径为40mm的均气圆管，在均气圆管的管壁上沿轴向每隔17mm有一直径9mm的圆形出气孔，空气通过均气圆管管壁上的出气孔经由条缝格栅进入到客舱环境流场中。本实用新型改进了上述方案，将均气圆管管壁上沿轴向等间距布置的多个圆形出气孔改为一条宽度为3_的贯通的出气缝。
[0023]本实用新型经试验证明能够达到上述设计目的。
[0024]试验方案包括条缝通风口模型实验和真实客舱现场实验。机舱壁面条缝通风口模型与真实客舱条缝通风口尺寸相同，条缝所在平面与水平呈60°。每个条缝长50mm，宽
3.5mm，条缝的间距也为3.5mm,即格栅的宽度为3.5mm。请参见图1 (a)。
[0025]测试过程中采用热线测速技术和PIV测量技术，采用以下三种模型:1)对不加装内结构的条缝通风口模型、2)内结构采用带圆孔的均气圆管以及3)改进后内结构采用带出气缝的均气圆管的内结构模型进行湍流场瞬时速度场高时空分辨率测量。主要内容包括湍流场沿垂直壁面方向的变化情况以及沿机舱轴向的变化情况。
[0026]图3给出各种工况下平均速度沿垂直客舱壁面方向的衰减规律，从图3可以看出，改进的内结构方式使气流沿垂直客舱壁面方向获得了快速的衰减，在满足一定通风量的同时这样的速度场不会引起人体明显的吹风感。图4给出平均速度沿客舱轴向的均匀性分布，图4表明，平均速度沿客舱轴向的不均匀性明显降低，减弱了飞机客舱内不应有的水平环流等复杂流动，抑制了客舱内细菌病毒等污染物的快速传播和输移扩散。图5 (a)、图5(b)和图5(c)分别给出了三种工况下气流的多尺度湍涡能量随尺度的分布，结果表明，气流射出出气缝时的二维均匀特性使得气流的大尺度湍涡结构破碎更快，小尺度湍涡成分提高，大尺度湍涡成分降低，经过改造后气流的湍涡尺度进一步减小，由大尺度湍涡引起的人体吹风感和不舒适性明显降低，显著改善了飞机客舱气流的舒适性。同时由于二维均匀出气缝的射流阻力远小于多个圆孔射流的阻力，减小了飞机客舱环控系统的动力能耗，从而降低了飞机的总体燃料消耗。
[0027]尽管上面结合附图对本实用新型的优选实施例进行了描述，但是本实用新型并不局限于上述的【具体实施方式】，上述的【具体实施方式】仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以做出很多形式，这些均属于本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种飞机客舱通风口内均匀气流结构，包括均气圆管和挡气板，其特征在于，在所述均气圆管的下侧壁上设有贯通的出气缝，所述出气缝与所述均气圆管的轴线平行，所述挡气板设置在所述出气缝的射流方向的正下方。
2.根据权利要求1所述的飞机客舱通风口内均匀气流结构，其特征在于，所述出气缝的宽度为3mm。
【文档编号】B64D13/00GK203996903SQ201420485474
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2014年8月26日 优先权日:2014年8月26日
【发明者】姜楠, 郭勇, 葛文涛 申请人:天津大学