基于驾乘人员热感觉的车内空调送风参数设计

由于车内热环境的高度不均匀性,适用于均匀热环境的平均热感觉（PMV）评价方法无法对乘员热舒适状态做出客观评估。等效均匀温度（EHT）评价方法则考虑了不均匀热环境对人体的影响。通过建立计算流体力学（CFD）与人体热调节模型的耦合模型,采用最优拉丁超立方设计法,建立乘员舱空调送风参数和太阳参数与EHT和PMV等参数之间关系的近似模型。基于两种评价方法,通过序列二次规划优化算法（NLPQL）,对不同热舒适需求下的送风参数进行设计。对比两种评价方法所设计的送风参数下,人体平均皮肤温度、人体与车内热环境的潜热/显热交换量等参数的区别。发现同一热舒适需求下,相较于PMV评价方法,基于EHT评价方法设计出的送风状态更偏向高风温及高风速。     

基于热舒适性的乘员舱气流组织设计

为研究乘员舱内不同气流组织下的人体热舒适性，找出进气参数对人体热舒适性影响的规律，将Fluent计算得到的9种进气方案的流场结果作为环境参数导入TAITherm中进行热舒适性分析。同时引入面部平均空气龄和能量利用率两项指标对乘员舱气流组织进行更全面的评价。结果表明进气总量对3位乘员热舒适性和平均面部空气龄影响程度最大，1号口进气温度对能量利用率的影响程度最大。综合考虑3位乘员的热舒适性、面部平均空气龄和能量利用率3项评价指标，发现当进气总量为1 800 kg/h, 1、2号口进气温度都为22℃,1、2号口进气量比值为6∶4时3项指标均表现良好，为最优的进气参数组合。     

直升机座舱空气分配管路系统设计及仿真

为保证座舱内合适的空气参数条件,实现制冷、加温和通风换气,满足全飞行包线下的指标需求,本文基于某型直升机座舱布局,开展了座舱空气分配管路系统设计及仿真研究。通过需求分析,明确设计技术指标。详细设计了座舱空气分配管路系统布局方案,并计算了供气口及分配管路尺寸参数。基于Flowmaster软件平台,建立了管路系统仿真模型,利用流量配平仿真计算,实现了管路系统的流量分配。通过与试验数据对比,供气口流量分配误差满足工程要求,验证了仿真结果的可靠性和系统方案的可行性。最后,针对直升机全飞行包线范围内管网风阻和供风口流量的变化,对技术指标进行了仿真计算校核。结果表明,所设计座舱空气分配管路系统方案合理可行,满足设计指标要求。     

SARS传染病房内热舒适性研究

对自然通风、机械通风方案及传统的空调方案室内热舒适性进行了分析,并提出两种新的空调设计方案,采用数值模拟方法,对这五种方案的室内三维湍流流动和传热进行了研究,得到了SARS传染病房内不同通风方案的室内热舒适性指标PMV值分布情况,通过比较、分忻,给出rSARS传染病房内合理的通风方式,指出合适的温度和合理的空调送风方式其热舒适性和排污能力较好．认为要改善热舒适性,必须安装全新风空调系统,且须考虑服装热阻的影响．     

热湿环境参数对PMV及空调能耗的影响研究

通过正交数值实验分析了热湿环境参数对PMV影响的显著性,在通常的环境参数变化范围内,影响程度从大到小依次是:空气温度、风速、平均辐射温度及相对湿度.分析了4大环境参数在定PMV控制时对能耗的影响规律及影响显著程度.保持PMV不变的前提下,分别比较了不同热湿环境参数组合下的能耗,发现不同组合之间能耗差异较大,说明其中存在最优参数组合,使得满足人体热舒适的前提下能耗最小.研究结果为今后实现空调系统的PMV优化控制提供了方向和依据.     

大型客机座舱空调通风实验平台搭建及实验研究

为了研究稳态边界条件下大型客机座舱内空调通风气流组织分布,利用一架退役但功能完备的全尺寸真实MD-82型飞机建立了一个座舱空气环境实验测量平台.设计了恒温地面式空调机组为飞机座舱输送空调新风,该机组送风参数满足乘客热舒适性要求并保持恒定,同时飞机蒙皮外表面覆盖两层闭孔海绵保温材料,避免大气温度及太阳辐射对机舱内壁面温度的影响.设计了一套发热假人模型系统,用于模拟座舱真实人体散热情况下的空调工况.利用热球风速仪和超声波风速仪测量了机舱送风速度边界,利用标准水银温度计和热成像仪拍摄获得机舱热边界,为CFD模拟提供精确的边界条件.对送风条缝测量发现,机舱送风非常不均匀.     

基于Airpak的夏季空调室内热环境数值模拟研究

基于Airpak软件,选用室内零方程湍流模型对一夏季空调办公室内热环境进行了三维数值模拟,得到室内气流组织下的流场、温度场分布.采用PMV-PPD与空气龄指标对室内人员热舒适性及空气品质进行了评价,并通过测试室内温度、风速参数,验证了数值模拟结果的准确性.研究表明:对于分体式空调器房间,气流组织分布与空调器的安装位置、室内设备的摆设以及室内人员的分布有关,不同的气流组织将形成不同速度场和温度场.室内温度场分布在水平方向比较均匀,在垂直方向产生明显的温度分层;室内零方程湍流模型能准确快速模拟空调通风房间气流组织分布,PMV-PPD与空气龄指标能对人体热舒适及空气品质进行数值预测与评价,为房间空调器送风温度、速度参数的合理设定提供参考依据;热环境数值模拟对空调系统的气流组织设计、运行调节具有重要的指导意义.     

汽车乘员舱内温度场的数值仿真及试验研究

建立了自然暴晒下汽车乘员舱内的温度场-流场模型,考虑车身传热、车内空气流动和人体散热的影响,对乘员舱内传热过程进行模拟计算.通过暴晒升温试验和制冷降温试验分析制冷模式关闭和开启2种工况下乘员舱温度动态变化规律.仿真结果表明,在制冷工况下前排的冷却效果比后排好,但垂直方向上局部温度差异较大,人体表面存在较大温差.试验结果与仿真结果较吻合,并发现前、后排的热不均匀性在冷却风作用下有不同程度的改善,在制冷初始阶段(10min内)乘员舱的温度变化较为剧烈,对人体热舒适性影响大.研究成果对优化空调设计和提高汽车的乘员热舒适性有重要意义.     

定温控制空调系统的舒适性及节能性分析

以"26℃空调节能行动"为研究背景,对定温控制空调系统从舒适性和节能性两方面进行分析.通过测试分析对比不同朝向但相连通的两间房间的PMV值,说明控制室内温度相同时,由于平均辐射温度不同,房间的舒适度不同.采用相同的温度控制标准往往导致某些区域舒适性差.对比分析了夏季和冬季定温度控制和定PMV指标控制空调系统的节能性差异,说明定温度控制既不体现热舒适性也不体现节能性,而定热舒适指标(如PMV)控制,则是空调系统保证舒适性兼顾节能的有效途径之一.     

空调列车软卧包厢内置换通风热环境数值模拟

采用Airpak软件对置换通风下的空调列车软卧包厢内热环境进行三维数值模拟,得到包厢内流场、温度场、PMV-PPD和空气龄分布.根据人体舒适性指标(PMV-PPD)和衡量空气品质的空气龄值,对包厢内气流组织和空气品质进行了预测和评价.研究表明:采用Airpak软件,并基于PMV-PPD和空气龄的热环境数值预测和评价,具有全面、系统、直观的优点,为优化空调列车舒适环境和列车空调系统设计提供参考.     

一种空调系统实时节能舒适控制新方法的可行性研究

针对现有热舒适控制方法存在的不能根据房间扰动进行实时控制、不能兼顾舒适和节能、控制模型参数整定不易精确及智能控制方法固有的限制性等问题,提出了基于复合形法的实时节能舒适控制方法。复合形法不需要精确的数学模型,通过不同热环境参数组合与测得的其相应的空调能耗值,求得在满足热舒适条件下使空调能耗值最小时的热环境参数的最优参数组合。扰动的变化和空调系统动作对室内热环境参数和PMV的影响必然出现滞后现象。通过对夏热冬冷地区办公建筑中扰动变化和空调系统动作对工作区热环境参数和PMV改变的滞后时间比较,得出了空调系统能够贴近最优参数组合运行的结论,因此在夏热冬冷地区办公建筑内利用复合形进行的实时节能舒适控制是可行性的。     

空气载能辐射空调混合通风协同运行研究

基于空气载能辐射空调房间内的稳态关闭门窗、非稳态开门及非稳态开窗3种工况的试验测量,分别建立3种工况的CFD(Computational Fluid Dynamics)模型,研究稳态和非稳态工况下空气载能辐射空调的热舒适性和结露特性.基于对非稳态开门窗工况的热力学分析,提出由温度协同方程、含湿量协同方程、PMV(Predicted Mean Vote)协同方程和空调能耗协同方程表示的混合通风协同运行模型.经过试验验证的CFD模型模拟结果显示,空气载能辐射空调在稳态和非稳态工况下室内人体头部与脚踝平面的垂直温差小于0.6℃,人体活动区域内的空气速度约为0.1m/s,稳态和非稳态工况中辐射孔板下表面分别存在厚度约为12cm和6～8cm的具有良好防结露效果的低温近壁边界区.将空气载能辐射空调开门窗工况试验结果应用于混合通风协同运行模型,分析了空调送风量和门窗开度对PMV和空调能耗的协同影响,提出了混合通风协同评价系数,得到不同门窗开度对应的最优空调送风档位设置建议.     

基于幅流风机的地铁列车乘员人体热舒适分析

为研究幅流风机在地铁列车中对乘员人体热舒适影响.以应用新型幅流风机B型地铁车厢乘员为研究对象.采用数值模拟加载Stolwijk人体生理温度调节模型结合气流不舒适指标、Berkeley热舒适评价模型对车厢乘员人体热舒适进行研究.通过实验验证仿真模型准确性,分析了车厢空调送风温度为20℃时,加载幅流风机对乘员人体微环境和各指标的影响.并对比分析了不同频率扰动场函数工况乘员各指标差异.研究结果表明:幅流风机可提高车厢流场流速和均匀度,改善车厢内气流组织,优化人体微环境热流场.加载幅流风机后,乘员整体热感觉降低了7.3％、热舒适升高了0.76％.一定范围内,随着扰动频率的升高人体热舒适下降,最优扰动场函数频率为2.75次/min.     

民用飞机客舱空气品质评价体系研究

民用飞机座舱内的空气品质是影响旅客和机组人员舒适性的主要因素,良好的座舱空气品质是为座舱提供优质舒适环境的重要保证,同时也是FAA等适航机构未来关注的要点之一。飞机座舱空气品质由座舱压力、温度、湿度、风速、热辐射、污染物等因素综合作用,本文从热参数、污染参数和压力三个方面分析不同参数对乘客舒适性的影响,得出舱内温度20℃～22℃(冬季)、25℃～27℃(夏季)、22℃～25℃(过渡季)、湿度≥5%、风速0.1m/s-0.35m/s、臭氧0.1(3h)/0.25ppm、可吸入颗粒物(PM10)0.15mg/m3等满足乘客舒适性的参数变化范围。     

冷却顶板与置换通风复合空调系统的热舒适性分析

为研究冷却顶板与置换通风复合系统(CC/DV)的舒适性,通过对送风温度、垂直温差、吹风感以及平均辐射温度等几个影响人体舒适性的参数进行分析。研究结果表明:冷却顶板与置换通风复合系统具有较小的垂直温差,能有效降低吹风感风险,并具有均匀的辐射温度,这有助于提高人体舒适性;与传统的空调系统相比,冷却顶板与置换通风系统是一种兼具节能和舒适性的新型空调方式,能有效结合冷却顶板较好的热舒适性和置换通风良好的空气质量的优点。     

基于PMV指标的列车空调模糊控制研究

采用热舒适控制不仅能满足人体的舒适感,而且还能满足系统节能的需要.对热舒适控制中的各变量进行了分析,采用模糊控制技术,选择空气温度作为直接受控的参数,并通过调节送风量来实现.以车厢内PMV值的偏差及偏差变化率作为模糊控制器的输入,进行新风量的合理控制,使列车空调的控制随着人体舒适感的变化而变化.     

辐射供冷空调系统下的人体热舒适性研究

为了深入研究辐射供冷空调系统下的人体热舒适性,对辐射供冷空调系统的传热机理进行了分析,合理简化了人体热平衡方程,获得了人体显热散热量、辐射对流散热量比与热舒适性的关系。实验及数值模拟结果表明:在辐射供冷空调系统下,人体热舒适性指标(PMV)与人体显热散热量之间具有较好的线性关系,利用该线性关系,可从人体热平衡的角度直接对人体热舒适性进行评价;人体辐射对流散热量比与热舒适性指标之间没有明显的相关关系,即人体辐射对流散热量比对热舒适性没有影响。因此,在保证人体热舒适性的基础上,可以通过提高人体辐射对流散热量比,即使辐射供冷空调系统具有较大的辐射末端面积、较低的辐射末端温度或较高的送风温度,从而达到建筑节能的效果。此项研究可为辐射供冷空调系统的热舒适性评价及系统设计提供参考。     

基于正交试验法的大型客机座舱气流组织优化及热舒适性分析

大型客机座舱的舒适性研究对我国自主研发的大型客机的市场竞争力具有重要意义．良好的气流组织是座舱舒适性的重要保证。而开展针对具体机型的气流组织优化研究是我国发展大型客机的突破点之一．为此,首先用真实MD-82客机座舱的气流和温度的试验数据验证了计算流体力学（CFD）模型,同时依据正交试验法安排了18个送风方案;然后用验证的CFD模型对18个送风方案进行了数值模拟,以座舱内垂直温差及局部风速为试验指标对其进行了评价,得出了试验中的最佳送风方案;最后对得出的最佳送风方案进行了热舒适性分析．研究结果表明,所采用的非定常RNG肛碳型能够合理地预测客机座舱内的空气流动．影响客机座舱气流组织最重要因素是行李架附近风口的送风速度,而天花板附近的侧壁风口送风角度对气流组织影响较小．优化得到的最佳送风方案能够营造热舒适性良好的座舱环境。预测平均热感觉指标约为-0．2．     

乘员舱驾驶员位置微环境及人体热舒适分析

采用实验与数值模拟相结合的方法对夏季乘员舱内驾驶员位置的微环境及人体热舒适性进行了研究。首先通过11个不同工况分析了空调送风温度、送风速度、太阳辐射强度、太阳高度角以及环境温度对驾驶员位置不同部位微环境的影响,接着基于Stolwijk人体热调节模型,采用Berkeley热舒适评价模型对乘员热舒适状态进行了模拟,得到了各影响因素对人体热感觉及热舒适的影响程度。     

公路卧铺客车空调送风参数和车内温度的分布

为了检验公路卧铺客车四风道空调系统的热舒适效果,按照相关标准的要求,采用风速仪、K型热电偶和数据采集器等仪器,对空调系统的送风参数和车内的温度分布进行了试验研究。结果表明:车内各送风口的送风速度和温度存在明显的差异,均匀性较差,车内气流难以有效组织;从车内总体温度分布而言,纵向呈现出前后端温度高、中间温度相对较低的特点;左侧下铺的平均温度要高于其他铺位的平均温度;车内整体温度不均匀程度高,且平均温度较低,不能满足人体的热舒适性要求。