Инженерный журнал: наука и инновацииЭЛЕКТРОННОЕ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ИЗДАНИЕ
свидетельство о регистрации СМИ Эл № ФС77-53688 от 17 апреля 2013 г. ISSN 2308-6033. DOI 10.18698/2308-6033
  • Русский
  • Английский
Статья

Моделирование системы распределения воздуха пассажирского самолета

Опубликовано: 08.02.2021

Авторы: Гусаркин С.Н., Скиданов С.Н.

Опубликовано в выпуске: #2(110)/2021

DOI: 10.18698/2308-6033-2021-2-2054

Раздел: Авиационная и ракетно-космическая техника | Рубрика: Проектирование, конструкция и производство летательных аппаратов

На основе результатов гидравлического расчета трехмерной геометрии трубопроводов предложен метод построения одномерной модели системы распределения воздуха в гермокабине пассажирского самолета. Преимущества этого метода заключаются в возможности быстро и с достаточной точностью пересчитать распределение воздуха больших разветвленных систем при внесении изменений в их конструкцию. По сравнению с пересчетом полной трехмерной геометрии конструкции в современном CFD-пакете (Computational Fluid Dynamics) при использовании такого метода требуются меньшие затраты вычислительной мощности и трудоемкости. Приведено описание работы прототипа системы распределения воздуха, а также рассмотрены структурная и функциональная схемы системы. Показано определение расходной характеристики трубопроводов системы с помощью трехмерного моделирования. Представлена построенная компьютерная модель системы, продемонстрированы возможности работы модели на статических и динамических режимах моделирования. По итогам моделирования выполнен анализ результатов, который подтвердил возможность использования приведенного в работе метода для инженерных расчетов. Верификация компьютерной модели проведена на результатах экспериментальных исследований с натурного стенда прототипа системы распределения воздуха.


Литература
[1] Шустров Ю.М., ред. Проектирование авиационных систем кондиционирования воздуха. Москва, Машиностроение, 2006, 384 с.
[2] Дьяченко Ю.В., Спарин В.А., Чичиндаев А.В. Системы жизнеобеспечения летательных аппаратов. Новосибирск, Изд-во НГТУ, 2003, 512 с.
[3] Абрамович Г.Н. Прикладная газовая динамика. 5-е изд., перераб. и доп. Москва, Наука, 1991, 304 с.
[4] Eero-Matti S., Holopainen R. A PQ-formulation for ventilation duct system flow analyses. International Journal of Ventilation, 2008, vol. 7 (3), pp. 251–265. DOI: 10.1080/14733315.2008.11683816
[5] Волков А.А. Расчет интенсивности вентиляции гермоотсеков самолета. Труды МАИ, 2011, № 42. URL: https://mai.ru/upload/iblock/ca5/raschet-intensivnosti-ventilyatsii-germootsekov-samolyeta.pdf (дата обращения 16.09.2020).
[6] Волков А.А. Нестационарные режимы работы системы терморегулирования гермокабины. Вестник МАИ, 2011, т. 18, № 3, с. 5–9.
[7] Старостин К.И. Математическое моделирование авиационных систем кондиционирования воздуха с учетом влажности. Вестник МАИ, 2009, т. 16, № 2, с. 141–145.
[8] Волков А.А. Исследование нестационарных режимов работы систем вентиляции герметичных отсеков пассажирских самолетов и их влияние на выбор рациональных параметров системы кондиционирования воздуха: дис. … канд. техн. наук: 05.07.02. Москва, МАИ, 2013, 174 с.
[9] Tu Y., Zeng Y. One-dimensional and three-dimensional computational thermal fluid hybrid analysis-aided air distribution pipeline system design. Engineering Applications of Computational Fluid Mechanics, 2020, vol. 14:1, pp. 436–446. DOI: 10.1080/19942060.2020.1717996
[10] Sanderson M. Noise generation and propagation within an aircraft air distribution system. Engineering and the Environment, Master Thesis. University of Southampton, 2015, 197 pp. URL: http://eprints.soton.ac.uk/390682/ (дата обращения 16.09.2020).
[11] SAE/TP 2009-01-3264–2009. Achieving an Improved Understanding of the Factors Affecting an Aircraft Environmental Control System by Coupling a 1D Cabin Air Distribution System Model with a 3D Passenger Cabin Model using Co-Simulation Middleware. DOI: 10.4271/2009-01-3264
[12] Chen X., Yang J., Yu T., Yang S. A Coupled 1D/3D co-simulation approach in simulating aircraft cabin temperature field. International Journal of Simulation Systems, Science & Technology, 2016, vol. 17 (40). URL: http://ijssst.info/Vol-17/No-40/paper11.pdf (дата обращения 16.09.2020).
[13] Müller C., Scholz D., Giese T. Dynamic simulation of innovative aircraft air conditioning. First CEAS European Air and Space Conference, 2007. URL: https://www.fzt.haw-hamburg.de/pers/Scholz/FLECS/FLECS_Paper_CEAS_07-09-10.pdf (дата обращения 16.09.2020).
[14] Pang L., Xu J., Fang L., Gong M., Zhang H., Zhang Y. Evaluation of an improved air distribution system for aircraft cabin. Building and Environment, 2013, vol. 59 (59), pp. 145–152. DOI: 10.1016/j.buildenv.2012/08/015
[15] Simcenter Amesim 17 Gas Mixture Library User’s guide. Siemens Industry Software NV, 2018. URL: http://www.plm.automation.siemens.com/global/en/products/simcenter/ (дата обращения 16.09.2020).