论文部分内容阅读
随着载人航天事业的深入发展,尤其是大型空间站的建立和航天员在轨工作时间的不断加长,对舱内热舒适性相关问题的研究日趋迫切。本文以载人航天器生活舱为研究对象,采用数值方法研究了舱内人工大气的气流组织特性和舱内热环境的舒适性。(1)采用RNG k湍流模型,数值研究了微重力环境下载人航天器生活舱侧送风的气流分布及换热特性。模拟了舱内空腔、有绝热隔离物和有等温悬浮物三种情形,考察了各种情形下舱内的流动与换热情况。采用温度、速度不均匀系数以及空气分布特性指标等对舱内大气环境进行舒适性评价,讨论了送风角度对各模型环境舒适性的影响。结果表明,综合各指标水平,在本文计算条件下舱内送风角度宜在于15o~45o之间,在微重力条件下,生活舱内结构及热环境复杂时对舱内的温度、风速的均匀性及换热效果不会造成过大影响,与地面情况差别较大。(2)应用Fluent软件,模拟了不同送风温差下简化的三维生活舱模型中的气流组织,并采用PMV等指标对舱室热舒适性进行了评估。在进行热边界条件处理时,考虑了工作、运动、睡眠三种状态下的人体散热、舱室照明系统散热及仪表设备散热,数据显示人体热负荷及生活热负荷是航天器生活舱热负荷的主要组成部分。结果表明,在本文计算条件下舱内送风温差宜保持在2~4℃,在保证送风量的同时,入口风速是影响舱内热环境的主要因素。(3)改进三维模型的送风方案,提高入口风速,讨论了送风口形状及布置方式对舱内热舒适性的影响。结果表明,本文模拟条件下送风口采用间隔布置时舱内气流组织特性较好,温度、速度分布均匀,风速适宜,更有利于营造舱内良好的热舒适环境。