论文摘要：飞机环控系统对引气污染物传播过程的影响研究

引气污染物泛指通过飞机引气进入座舱的各类污染物，例如臭氧，会严重影响座舱空气质量，甚至危害乘客健康和飞行安全。各国的适航规章（如CCAR21部）将“客舱用发动机引气中有毒物质浓度足以使机组人员或乘客失去能力”列为不得出现的灾难性问题，在适航标准还明确规定了特定引气污染物，如OZONE，CO和CO2等浓度限值水平。飞机环境控制系统（ECS）是引气污染物进入座舱的必经通道，但是对其与引气污染物传播过程的影响还不清楚，导致目前的适航符合性验证存在困难。

本论文选择了臭氧作为引气污染物的典型代表，借助计算流体力学方法（CFD）开展了座舱ECS对臭氧传播过程的影响研究，了解了臭氧在ECS内部关键组件中的沉积吸附过程，确定了ECS关键组件的臭氧残留特性，建立了拟合公式，为臭氧问题的适航符合性验证提供了一种分析模型。具体研究成果包括以下几个方面：

1）分析整理了气态污染物在ECS内部传播扩展的机理，发展了传播扩散过程模拟的数值算法，并结合文献获取的三个算例进行了算法验证，为后续分析奠定了基础。

2）以管道为基本单元，使用CFD方法研究了管道内臭氧物理吸附和化学反应过程，计算了不同参数情况下的残留特性。开展了传质与流动过程的相似分析，并基于CFD模拟数据拟合出残留率R与Re、物理吸附的质量累积系数γ、管道长度L、化学反应速率常数kb之间的关系式，该关系式能用于一般内流问题中臭氧残留特性的分析。

3) 针对换热器，采用CFD方法研究了单层换热器内部物理吸附和化学反应过程对臭氧残留率R的影响，了解了换热器内部臭氧残留特性。

本文研究表明，飞机环境控制系统对臭氧传播过程有显著影响，尤其是化学反应过程对残留率R的影响非常明显。本研究建立的臭氧残留率的拟合关系式为引气污染适航符合性验证的分析方法的应用提供了关键的基础数据。

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