客机座舱内低速、高湍流度的气流场呈现出显著的多尺度、非定常的特征。准确测量座舱中复杂的空气流动,定量分析和描述座舱内动态的空气流动规律,是优化座舱气流组织的关键,也是亟待解决的科学问题。为此,本研究在全尺寸半透明七排座舱环境实验平台和单人全透明座舱微环境实验平台中展开了一系列的粒子图像测速(particle image velocimety,PIV)测量方法的探索。使用多尺寸PIV拼接技术实现了对座舱个性送风和整体送风耦合的典型多尺度座舱流场的精确测量;采用PIV大采样量连续测量方法对座舱中的大尺寸动态空气流动进行了实验揭示;采用预送示踪粒子PIV测量方法成功对具有显著非定常性的人体热羽流进行了全面测量。主要贡献与创新总结如下:1、跨尺寸PIV拼接测量技术突破了传统PIV算法测速范围的限制,同时获得了客机座舱中高速个性送风射流和低速的整体送风的多尺度耦合流场。在较小的尺度下,个性送风射流受到整体送风影响速度衰减加快并发生偏转,相关流动规律归纳成经验公式为座舱个性送风口的设计提供基础数据支撑和理论指导。在较大尺度的分析中,由于较高流量下的个性送风会对使用者造成吹风感且对周围乘客产生影响,目前座舱中的个性送风口建议在较小的流量下使用。2、PIV大采样量连续测量方案突破了传统PIV连续测量时长的限制。在两侧射流在座舱中部的碰撞区观测到了大尺寸气流摆动现象。使用本征正交分解(proper orthogonal decomposition,POD)方法从复杂的瞬时流场中成功提取出了具有表征摆动大尺度流动摆动的拟序结构,定量得出其摆动周期为近30秒并有约25%概率摆向一侧。座舱乘客区域则通过流场拓扑方法识别出了的大尺度环流结构的涡心位置,其位置相对固定并与污染物研究发现的滞留锁定区域相一致。3、针对乘客人体热对流流动采用预送示踪粒子的PIV拼接和TR PIV组合测量方案,同时保证了测量的时间和空间分辨率。由PIV拼接测量揭示出了人体热对流气流速度和边界层从腿部开始发展直至头部的规律,受限于狭小的座舱空间,最大速度出现在头部后上方仅0.068米处,大小为0.174 m/s。采用λci准则等涡识别方法对人体热对流瞬时流场和湍流尺度特征分析,POD方法解析出表征非定常性的拟序结构为陆续脱附表面后上升的羽流,周期约5秒。