随着我国民航事业的不断发展,越来越多的旅客开始选择飞机作为出行的交通工具。飞机座舱作为一个密闭狭小且人员密集的特殊环境空间,营造舒适性的飞机座舱热湿环境日渐成为飞机制造商、科研机构和广大民众等的关注焦点。由于乘客的个体差异,主送风系统不能满足每个人的舒适性需求,因此个人通风系统被广泛应用于现役飞机。而目前国内外有关飞机座舱热湿环境设计标准均未对座舱个人通风喷嘴的送风参数做出明确要求,同时也没有区分季节差异。前期课题组通过对实际航班的调研以及在重庆大学三排模拟座舱内的模拟实验发现,机舱喷嘴在夏季由于有效的降温效应,被大部分乘客所需要。而在冬季时,调研发现乘客往往也会因为闷热、不适症状等开启喷嘴。因此,本文对冬季机舱喷嘴的射流特性、使用规律以及对人体舒适性影响进行了进一步深入研究。本文首先分析了本研究的研究方法和准则,介绍了重庆大学搭建的1:1的三排座飞机模型舱的构成,阐述了人体生理指标选择和测试方法,以及主观实验中的人体实验原则、问卷设计方法和受试者选用等内容,并对实验中需要监测的环境参数和仪器设备进行了讲解。接着对冬季喷嘴的客观特征和使用需求进行了初步研究。不同出口风速到人体周围风速的衰减关系,利用CO2进行了送新风效果测试,并对制热工况非等温送风的温差空间分布进行了研究;测量了人体主观实验时的不同风量下的喷嘴射流速度场和湍流度场的空间分布,对不同身体部位的平均风速进行了测试。利用三排座飞机实验舱模拟真实飞机座舱环境,在20℃、22℃、24℃和26℃的不同热环境下,进行了实验室模拟调查研究。结果发现,在20℃到26℃时,受试者可以通过行为调节满足自身的舒适性,而20℃时大部分受试者选择穿外套和关闭喷嘴,26℃时大部分受试者选择脱外套和打开喷嘴。喷嘴开启的原因主要是闷(约占50%-80%的比例)和热(约占30%-70%的比例)。由于人是一个具有心理和社会属性的个体,在狭小空间中舒适性的感觉受到非客观因素的极大影响,因此对机舱冬季喷嘴舒适性送风风量优化设计的研究就有必要进行真实人体实验。因此,在冬季偏热工况下招募了20名健康大学生,并在夏季26℃工况下招募了20名受试者进行了对比实验。冬季工况区别了穿外套与不穿外套的情况,即在24℃、22℃和20℃时穿外套,在28℃、26℃、24℃和22℃时不穿外套的工况。喷嘴流量设定为不开喷嘴、0.5 L/s、1.0 L/s和1.5 L/s四种情况。主观调查问卷包括热感觉投票、热舒适、吹风感和感知空气品质等,同时测试了受试者的皮肤温度。研究结果表明,在不同的背景温度和服装热阻工况下,热感觉都随着喷嘴流量上升而明显下降,且不同工况下的下降幅度较为接近;吹风感和感知空气品质随着喷嘴流量的上升而上升,且吹风感主要集中在头部;人体局部皮肤温度受到各因素不同程度影响,其中头部受到热环境和喷嘴流量的影响最大,受服装影响很小,而胸部和上臂主要受到服装影响,手部主要受到自身热状态的影响。对人体实验的分析结果显示,人体在机舱中的热敏感性要大于建筑环境,原因主要在于空间狭小和心理因素,冬季由于对偏热环境的适应性差而心情更差。相对于其它身体部位,手部的皮肤温度与人体热状态的关系最为显著。感知空气品质受到热环境的较大影响,在受试者感到有点热时,感知空气品质明显下降,同时发现感知空气品质与SET存在强线性关系。分析表明,传统的Fanger吹风感模型并不适用于机舱喷嘴局部送风环境,因此在头部理论换热量的基础上建立了新的吹风感模型。综上,在冬季机舱环境的营造应避免过热和吹风感的产生,由此得到了本文改进的喷嘴舒适性送风风量区间。