CN105279334A - 基于通用简化模型的飞机环系统中颗粒物沉降量估算方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于通用简化模型的飞机环系统中颗粒物沉降量估算方法，首先以一架支线飞机的环控系统为原型，建立一飞机环控系统通用简化模型，该模型包括依次连接的环控系统入口管段、辅助动力系统、第一风管、空调包、第二风管、空气混合舱和空气分配器；空气分配器包括主管路，主管路上设置有多个与主管路贯通的支管，每个支管的末端均分别设有一空气散流器；然后，对模型进行划区，确定相关参数，最终计算飞机环控系统通用简化模型中各区域的颗粒物沉降量。本发明可以用于研究颗粒物在飞机环控系统中的沉降和穿透到机舱中的情况，为飞机环控系统的运行维护和舱内环境评估提供一种途径。

Description

基于通用简化模型的飞机环系统中颗粒物沉降量估算方法

技术领域

本发明属于封闭空间空气质量与污染物传播领域，尤其涉及一种基于飞机环境控制系统通用简化几何模型以计算飞机环控系统各部分中颗粒物沉降情况的方法。

背景技术

民航客机的环境控制系统通过向机舱输送空气为乘客和机组成员提供一个安全，舒适，健康的乘机环境。被送入客舱中的空气有一半来自室外，这一部分空气经由廊桥空调系统，地面空调车，发动机或者与发动机有相似组成部件的辅助动力系统进入飞机的环境控制系统，最终进入机舱，由于廊桥空调系统，地面空调车以及飞机的引起系统都没有安装高效过滤器，机场的空气质量以及飞机在地面的停留时间对于进入飞机环控系统和机舱的污染物有很大的影响。

中国正面临着非常严峻的空气污染问题，空气中含有大量的悬浮颗粒物(PM)，这些颗粒物中包括大气浮尘，烟灰，以及其他在空气中凝结的污染物。机场的空气污染情况更为严重。另一方面，中国的航班延误情况也十分严重，根据网站Flightstats(2014)的统计数据，中国三大主要机场的准点率仅仅只有30％，在全世界范围内排名最后。有统计数据表明，从飞机关闭机舱门开始到实际起飞之间，乘客和机组人员在机舱内平均要等待40分钟的时间^[1]。

中国严重的空气污染情况和较低的飞机准点率，使得大量的颗粒物进入飞机的环控系统，这些颗粒物会一部分沉降在飞机环境控制系统以及辅助动力设备的引起装置中，另一部分则会跟随送风进入到机舱内。沉降在系统中的颗粒物不仅会引起环控系统中的空气循环设备运行故障以及磨损引起系统，这些颗粒物还会增加空气再循环系统中高效空气过滤器的载荷，最后大大的缩短过滤器的使用寿命，影响整个环控系统的正常运行，进入机舱内的颗粒物还会污染座舱空气质量，影响乘客和机组成员的健康。

因此，研究颗粒物在辅助动力系统和环境控制系统沉降的具体位置，从而采取相应的手段来保证系统的安全运行和效率十分必要。关于穿透进机舱内的颗粒物的研究也能为飞机乘客和机组人员是否需要进行暴露量评估提供一个评判的依据。

参考文献

[1]Flightstats.(2014).Airlineperformancereports.http://www.flightstats.com/。

[2]You,R.,Zhao,B.,&Chen,C.(2012).Developinganempiricalequationformodelingparticledepositionvelocityontoinclinedsurfacesinindoorenvironments.AerosolScienceandTechnology,46,1090-1099。

[3]McFarland,AR,Gong,Muyshondt,Wente,WB,Anand,&NK.(1997).AerosoldepositioninbendswithturbulentflowEnvironmentalence&Technology,31,3371-3377。

[4]Fan,F.-G.,&Ahmadi,G.(1993).Asublayermodelforturbulentdepositionofparticlesinverticalductswithsmoothandroughsurfaces.JournalofAerosolScience,24,45-64。

发明内容

本发明旨在提供一种飞机环控系统的通用简化几何模型以及经验公式计算模型，用于研究颗粒物在飞机环控系统中的沉降和穿透到机舱中的情况，为飞机环控系统的运行维护和舱内环境评估提供一种途径。

为了解决上述技术问题，本发明基于通用简化模型的飞机环系统中颗粒物沉降量估算方法予以实现的技术方案是：包括以下步骤：

步骤一、以一架支线飞机的环控系统为原型，建立一飞机环控系统通用简化模型，该模型包括依次连接的环控系统入口管段、辅助动力系统、第一风管、空调包、第二风管、空气混合舱和空气分配器；所述环控系统入口管段为一段矩形截面的弯管；所述第一风管是采用弯头连接的几段圆形截面管路构成，在所述第一风管上设有用于与货仓通风支管连接的连接点；所述第二风管的两端均分别采用弯头与空调包和空气混合舱连接；所述空气混合舱由两段不同直径的圆截面风管组成；所述空气分配器包括主管路，所述主管路上、且沿主管路的走向等间距地设置有多个与主管路贯通的支管，每个支管与主管路之间设有弯头，每个支管的末端均分别设有一空气散流器；

步骤二、计算飞机环控系统通用简化模型中颗粒物沉降量，包括：

2-1、当飞机环控系统通用简化模型内表面粗糙小于0.15mm，则表面颗粒物沉降速度为v_d ^[2]：

式[1]中：

v_d—颗粒物沉降速度，m/s；

d_p—颗粒物粒径，μm；

u^*—摩擦速度，m/s；

θ—颗粒物沉降表面与水平面之间夹角，°；

2-2、当飞机环控系统通用简化模型内表面粗糙度大于或等于0.15mm，则表面颗粒物沉降速度为

$\begin{array}{c}{v}_d^{+}=0.084{\mathrm{Sc}}^{-2/3}\\ +\frac{1}{2}{\[\frac{{(0.64K^{+}+\frac{1}{2}{d}^{+})}^2+\frac{{\mathrm{\τ}}_p^{+2}{g}^{+}{L}_1^{+}}{0.01085(1+{\mathrm{\τ}}_p^{+2}{L}_1^{+})}}{3.24+\left({\mathrm{\τ}}_p^{+2}{g}^{+}{L}_1^{+}\right)/\left(0.01085\right(1+{\mathrm{\τ}}_p^{+2}{L}_1^{+}))}\]}^{1/(1+{\mathrm{\τ}}_p^{+2}{L}_1^{+})}\\ \×\[1+8e^{-{({\mathrm{\τ}}_p^{+}-10)}^2/32}\]\frac{0.037}{1-{\mathrm{\τ}}_p^{+2}{L}_1^{+}(1+(g^{+}/0.037))}\end{array};---\[2\]$

式[2]中：

—颗粒物无因次沉降速度；

k⁺—无因次表面粗糙度；

d⁺—无因次颗粒物粒径；

—颗粒物无因次松弛时间；

g⁺—无因次重力沉降速度；

L⁺ ₁—无因次参数，

当 $v_d^{+}<0.14,$ 取计算值，否则， $v_d^{+}=0.14;$

2-3、计算模型处于弯头部位的颗粒物穿透率P^[4]：

$P=\exp \left(\frac{4.61+{\mathrm{a\&theta;}}^{,}St}{1+{\mathrm{b\&theta;}}^{,}St+{\mathrm{c\&theta;}}^{,}{\mathrm{St}}^2+{\mathrm{d\&theta;}}^{,2}St}\right)---\&lsqb;3\&rsqb;$

式[3]中：

P—颗粒物穿透率，％

a—相关系数，a＝-0.9526-0.05686δ,

b—相关系数， $b=\frac{-0.297-0.0174\mathrm{\&delta;}}{1-0.07\mathrm{\&delta;}+0.0171{\mathrm{\&delta;}}^2},$

c—相关系数， $c=-0.306+\frac{1.895}{{\mathrm{\&delta;}}^{0.5}}-\frac{2}{\mathrm{\&delta;}},$

d—相关系数， $d=\frac{0.131+0.0132\mathrm{\&delta;}+0.000383{\mathrm{\&delta;}}^2}{1-0.129\mathrm{\&delta;}+0.0136{\mathrm{\&delta;}}^2},$

θ’—弯头角度，rad

St——斯托克斯数

2-4、飞机环控系统通用简化模型中颗粒物沉降量η为：

η＝1-∏P’[4]

式[4]中：

η—飞机环境系统通用简化模型中颗粒物沉降量，％；

P‘—飞机环控系统通用简化模型中各个区域的颗粒物穿透率，％，当模型处于弯头部位时P‘＝P，其他情况

—颗粒物无因次沉降速度，

d₀—模型中各区域的管径或水力直径，m；

u_m—各区域的平均流速，m/s；

L—模型中各区域的长度，m；

步骤三、计算模型中各区域中不同粒径颗粒物的颗粒物沉降量，包括：

3-1、按照空气流向对步骤一建立的飞机环控系统通用简化模型进行区域划分，区域范围的大小与内部空间几何形状的复杂程度对应，越复杂的区域范围越小，所有区域是依次相连的；

3-2、根据总送风量和各区域的平均流速确定模型中各区域的管径或水力直径d₀，其中确定各区域的平均流速u_m是按照相应区域中流速相似原则；总送风量、区域长度、管径或水力直径d₀和平均流速u_m之间的关系如下：

其中，总送风量的单位是kg/s，区域长度的是单位：m，管径或水力直径d₀的单位是m，平均流速u_m的单位是m/s；

3-3、根据各区域管径或水力直径、通过各区域的平均流速、各区域的长度和颗粒物的粒径确定式[1]至[3]中的参数，最终通过式[4]得出不同粒径颗粒物的沉降量。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

通过建立飞机环控系统通用简化几何模型，可以得到飞机环控系统各个部件精确的主要几何结构，以及连接方式，填补了目前很少有飞机环控系统完整几何模型的空缺。

结合经验公式模型进行计算，与实验方法和CFD模拟相比，操作过程简单，所需边界条件少，可推广性强，并且也可以较为准确的估算出飞机环控系统各个部件中颗粒物的沉降量，进而得到整个飞机环控系统中颗粒物的沉降情况，是一种可操作性强，且相对准确的方法。

总体上讲，通过本方法，填补了真实飞机完整环控系统中颗粒物沉降几何模型的空缺，同时结合一系列经验公式，克服了常规复杂系统颗粒物沉降研究采用实验方法试验台搭建困难，测量结果局限性强，以及CFD模拟所需边界条件过于详细，和计算时间长，耗费资源多的问题。为确定飞机环控系统中颗粒物沉降的具体位置，粒径分布等提供了简单，快捷，通用的方法，以便于对飞机环控系统部件运行维护，和机舱内空气质量的评估。

附图说明

图1本发明飞机环控系统通用简化模型结构示意图；

图2是反映本发明估算方法设计思路的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明技术方案作进一步详细描述，所描述的具体实施例仅对本发明进行解释说明，并不用以限制本发明。

本发明的设计思路如图2所示，首先以一架支线飞机为原型建立飞机环控系统几何模型，按照保留环控系统主要组成部分，忽略不重要细节的原则对该几何模型进行简化，得到飞机环控系统通用简化模型。然后确定研究飞机的机型，对比该机型飞机和原型飞机的基本参数，对飞机环控系统通用简化模型进行放缩，得到具体机型环控系统简化模型。为了计算具体机型环控系统简化模型中的颗粒物沉降量，首先需要对该模型进行分区，然后建立包括几个计算公式的计算模型。根据计算公式的需要和具体机型环控系统简化模型确定相应的计算参数，将参数带入计算公式中就可以得到各个区域内颗粒物沉降量，将这些沉降量进行整合就可以得到飞机环控系统中颗粒物沉降量。

如图1所示，1.一种基于通用简化模型的飞机环系统中颗粒物沉降量估算方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、以一架支线飞机的环控系统为原型，建立一飞机环控系统通用简化模型，该模型包括依次连接的环控系统入口管段1、辅助动力系统2、第一风管3、空调包4、第二风管5、空气混合舱6和空气分配器7；

所述环控系统入口管段1为一段矩形截面的弯管；

所述第一风管3是采用弯头连接的几段圆形截面管路构成，在所述第一风管3上设有用于与货仓通风支管连接的连接点9；

所述第二风管5的两端均分别采用弯头与空调包4和空气混合舱6连接；

所述空气混合舱6由两段不同直径的圆截面风管组成；

所述空气分配器7包括主管路71，所述主管路71上、且沿主管路71的走向等间距地设置有多个与主管路71贯通的支管72，每个支管72与主管路71之间设有弯头，每个支管72的末端均分别设有一空气散流器8；

步骤二、计算飞机环控系统通用简化模型中颗粒物沉降量，包括：

2-1、飞机环控系统一般采用铝或者钢等光滑金属材料，当飞机环控系统通用简化模型内表面粗糙小于0.15mm，则表面颗粒物沉降速度为v_d ^[2]：

式[1]中：

v_d—颗粒物沉降速度，m/s；

d_p—颗粒物粒径，μm；

u^*—摩擦速度，m/s；

θ—颗粒物沉降表面与水平面之间夹角，°；

2-2、由于长时间的运行导致颗粒物在管道内的沉降，会引起系统内表面粗糙度增大，当飞机环控系统通用简化模型内表面粗糙度大于或等于0.15mm，则表面颗粒物沉降速度为(参见文献[3])：

$\begin{array}{c}{v}_d^{+}=0.084{\mathrm{Sc}}^{-2/3}\\ +\frac{1}{2}{\&lsqb;\frac{{(0.64K^{+}+\frac{1}{2}{d}^{+})}^2+\frac{{\mathrm{\&tau;}}_p^{+2}{g}^{+}{L}_1^{+}}{0.01085(1+{\mathrm{\&tau;}}_p^{+2}{L}_1^{+})}}{3.24+\left({\mathrm{\&tau;}}_p^{+2}{g}^{+}{L}_1^{+}\right)/\left(0.01085\right(1+{\mathrm{\&tau;}}_p^{+2}{L}_1^{+}))}\&rsqb;}^{1/(1+{\mathrm{\&tau;}}_p^{+2}{L}_1^{+})}\\ \&times;\&lsqb;1+8e^{-{({\mathrm{\&tau;}}_p^{+}-10)}^2/32}\&rsqb;\frac{0.037}{1-{\mathrm{\&tau;}}_p^{+2}{L}_1^{+}(1+(g^{+}/0.037))}\end{array};---\&lsqb;2\&rsqb;$

式[2]中：

—颗粒物无因次沉降速度；

k⁺—无因次表面粗糙度；

d⁺—无因次颗粒物粒径；

—颗粒物无因次松弛时间；

g⁺—无因次重力沉降速度；

L⁺ ₁—无因次参数，

当 $v_d^{+}<0.14,$ 取计算值，否则， $v_d^{+}=0.14;$

2-3、计算模型处于弯头部位的颗粒物穿透率P^[4]：

$P=\exp \left(\frac{4.61+{\mathrm{a\&theta;}}^{,}St}{1+{\mathrm{b\&theta;}}^{,}St+{\mathrm{c\&theta;}}^{,}{\mathrm{St}}^2+{\mathrm{d\&theta;}}^{,2}St}\right)---\&lsqb;3\&rsqb;$

式[3]中：

P—颗粒物穿透率，％

a—相关系数，a＝-0.9526-0.05686δ,

b—相关系数， $b=\frac{-0.297-0.0174\mathrm{\&delta;}}{1-0.07\mathrm{\&delta;}+0.0171{\mathrm{\&delta;}}^2},$

c—相关系数， $c=-0.306+\frac{1.895}{{\mathrm{\&delta;}}^{0.5}}-\frac{2}{\mathrm{\&delta;}},$

d—相关系数， $d=\frac{0.131+0.0132\mathrm{\&delta;}+0.000383{\mathrm{\&delta;}}^2}{1-0.129\mathrm{\&delta;}+0.0136{\mathrm{\&delta;}}^2},$

θ’—弯头角度，rad

St——斯托克斯数

2-4、飞机环控系统通用简化模型中颗粒物沉降量η为：

η＝1-∏P’[4]

式[4]中：

η—飞机环境系统通用简化模型中颗粒物沉降量，％；

P‘—飞机环控系统通用简化模型中各个区域的颗粒物穿透率，％，当模型处于弯头部位时P‘＝P，其他情况

—颗粒物无因次沉降速度，

d₀—模型中各区域的管径或水力直径，m；

u_m—各区域的平均流速，m/s

L—模型中各区域的长度，m

步骤三、计算模型中各区域中不同粒径颗粒物的颗粒物沉降量，包括：

3-1、按照空气流向对步骤一建立的飞机环控系统通用简化模型进行区域划分，区域范围的大小与内部空间几何形状的复杂程度对应，越复杂的区域范围越小，所有区域是依次相连的；

3-2、根据总送风量和各区域的平均流速确定模型中各区域的管径或水力直径d₀，其中确定各区域的平均流速u_m是按照相应区域中流速相似原则，如表1所示，根据飞机的尺寸确定模型各区域的长度L。飞机虽然型号不同，但是环控系统的基本组成部分和结构基本一致，飞机环控系统在设计中基本上都遵从相同管路段空气流速相近的原则，且根据国际标准规定，单人所需的空气量也基本相同，本发明中采用不同机型飞机的总送风量，飞机尺寸等与原型飞机进行类比，进而将通用模型推广到不同机型的飞机中。

表1

3-3、根据上述各区域管径或水力直径、通过各区域的平均流速，各区域的长度和颗粒物的粒径确定式[1]至[3]中的参数，最终通过式[4]得出不同粒径颗粒物的沉降量。

下面结合图1和图2，以空客A320为算例估算该机型的飞机环系统中颗粒物沉降量。

步骤1、根据图1飞机环控系统通用简化几何模型，将飞机环控系统简化几何模型分为7段，编号在图1中标出，根据每一段的几何特征，选择相应的计算公式。第一段从飞机环控系统入口开始，直到与APU的连接处，这一段为光滑矩形风管，适用公式[1]，[2]；第二段为APU内部，这一部分几何结构由不同形状平面组成，适用公式[1]；第三段为APU出口直到货仓通风管道分支处，适用公式[1],[2]；第四段为货仓通风管道分支处直到空调包入口，适用公式[1],[2],第五段为空调包内部以及连接空调包和空气混合舱的风管，空调包内部适用公式[1]，风管中适用公式[1]，[2]；第六段为空气混合舱以及空气分配器，适用公式[1]；第七段为连接空气分配器和空气散流器的支管，这一部分中会有由于颗粒物沉降造成的风管内壁相对粗糙度增加，适用公式[2],[3]。

步骤2、根据表2中原型飞机的基本参数来确定空客A320的计算参数。首先，根据原型飞机和空客A320的几何尺寸之间比例系数，确定空客A320各个区域的长度：已知原型飞机尺寸为33.46×27.29×8.44m，空客A320的尺寸为33.84×34.10×11.76m，由于飞机环控系统的长度主要取决于的机舱内计算点，与飞机全长关系不大，而飞机宽度通常包括翼展，也与飞机环控系统关系不大，这里选用空客A320和原型飞机之间的高度比11.76÷8.44＝1.4作为放大系数，将表1中原型飞机区域1至5的长度乘以放大系数得到空客A320相应区域的区域长度，区域6的长度取决于机舱内计算点的位置，这里选择与原型飞机相同的倒数第六排，所以空客A320的区域6长度与原型飞机相同。区域7对应的是连接空气分配器和空气散流器的支管，不同机型这一段的长度基本相差不大，这里去空客A320的区域7长度与原型飞机相等。其次确定各个区域代表管径或水力直径，由于不同机型飞机虽然各个区域尺寸不同，但是在飞机环控系统的设计过程中都会保证相应区域的平均流速相似以满足关于噪声等方面的标准要求，所以空客A320的各个区域平均流速取与原型飞机相同的值。然后，根据各个区域平均流速和总送风量就可以确定空客A320飞机各个区域管径或水力直径。最后确定颗粒物的粒径，本例中以粒径为2.5μm的颗粒物为例。

步骤3、将步骤2所选取的计算参数带入到步骤1选取的经验计算公式中，计算得到飞机环控系统中的颗粒物沉降量。此处计算以空客A320飞机的区域6和区域7为例，使用是[1]至[4]计算这个区域中粒径为2.5微米的颗粒物沉降量。

3-1、使用式[1]计算区域6中的颗粒物穿透率

由于区域6的截面为圆形，颗粒物在区域6中的沉降表面为一段封闭的曲面，为了确定式[1]中的颗粒物沉降表面与水平面之间的夹角，将区域6的截面简化为一个正八边形，颗粒物在区域6中的沉降表面也就近似为于水平面夹角分别为 的八个首尾相连的矩形平面。区域6中平均流速为10.46m/s，管径为0.46m，雷诺数为307792，则摩擦速度 $u^{*}=10.46\sqrt{\frac{0.85\&times;0.11{(68\&divide;307792)}^{0.25}}{2}}=1.103m/s.$ 以cos的矩形平面为例计算颗粒物的沉降速度，由于这里使用公式[2]的第(2)部分，v_d＝3.7×10^-5d_p ^1.9143(cosθ₄)＝0.0001954m/s，用相同的方法可以得到另外几个平面上颗粒物的沉降速度。

3-2、使用式[2]计算区域7中的颗粒物沉降速度

假设飞机环控系统内表面绝对粗糙度为0.15mm，无因次粗糙度 $k^{+}=\frac{0.15\&times;{10}^{-3}\&times;0.83}{14.8\&times;{10}^{-6}}=8.4,$ 无因次颗粒物粒径 $d^{+}=\frac{2.5\&times;{10}^{-6}\&times;0.83}{14.8\&times;{10}^{-6}}=0.14,$ 无因次重力沉降速度g⁺＝14.8×10^-6×0.83^-3×9.8＝0.00025，无因次颗粒物松弛时间 ${\mathrm{\&tau;}}^{+}=\frac{1.42\&times;1000\&times;{(2.5\&times;{10}^{-6})}^2\&times;{0.83}^2}{18\&times;1.185\&times;{(14.8\&times;{10}^{-6})}^2}=0.98,L_1^{+}=\frac{3.08}{(1000\&divide;1.185)\&times;0.14}=0.026,$ 将上述参数带入式[2]，可以得到在区域7中的颗粒物沉降速度。

3-3、使用式[3]计算区域7中的弯头部位的颗粒物穿透率

由于式[3]对于曲率在2-4之间不敏感，并且飞机环控系统中的弯头部位曲率也不会很大，这里取曲率为3，所以可以算出相关系数a＝-0.9526-0.05686×3＝-1.123，b＝-0.37，c＝0.12,d＝0.13，斯托克斯数为 $St=\frac{1.06\&times;1000\&times;{(2.5\&times;{10}^{-6})}^2\&times;6.33}{9\&times;17.9\&times;{10}^{-6}\&times;0.08}=0.0036,$ 弯头角度将这些参数带入式[3]，可以计算出区域7的弯头部位的颗粒物穿透率

$\begin{array}{c}P=\exp \left(\frac{4.61+a\mathrm{\&theta;}St}{1+b\mathrm{\&theta;}St+{\mathrm{c\&theta;St}}^2+{\mathrm{d\&theta;}}^{2}St}\right)=\\ \exp \left(\frac{4.61-1.123\&times;1\mathrm{.047}\&times;0\mathrm{.0036}}{1-0.37\&times;1.047\&times;0.0036+0.12\&times;1.047\&times;{0.0036}^2+0.13\&times;{1.047}^2\&times;0.0036}\right)=0.989\end{array}$

3-4、将使用式[1]至[3]计算的结果代入式[4]中就可以得到空客A320环控系统中的颗粒物沉降量。

表2原型飞机及波音737基本参数

尽管上面结合附图对本发明进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨的情况下，还可以做出很多变形，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (1)

1.一种基于通用简化模型的飞机环系统中颗粒物沉降量估算方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、以一架支线飞机的环控系统为原型，建立一飞机环控系统通用简化模型，该模型包括依次连接的环控系统入口管段(1)、辅助动力系统(2)、第一风管(3)、空调包(4)、第二风管(5)、空气混合舱(6)和空气分配器(7)；

所述环控系统入口管段(1)为一段矩形截面的弯管；

所述第一风管(3)是采用弯头连接的几段圆形截面管路构成，在所述第一风管(3)上设有用于与货仓通风支管连接的连接点(9)；

所述第二风管(5)的两端均分别采用弯头与空调包(4)和空气混合舱(6)连接；

所述空气混合舱(6)由两段不同直径的圆截面风管组成；

所述空气分配器(7)包括主管路(71)，所述主管路(71)上、且沿主管路(71)的走向等间距地设置有多个与主管路(71)贯通的支管(72)，每个支管(72)与主管路(71)之间设有弯头，每个支管(72)的末端均分别设有一空气散流器(8)；

步骤二、计算飞机环控系统通用简化模型中颗粒物沉降量，包括：

2-1、当飞机环控系统通用简化模型内表面粗糙小于0.15mm，则表面颗粒物沉降速度为v_d：

式[1]中：

v_d—颗粒物沉降速度，m/s；

d_p—颗粒物粒径，μm；

u^*—摩擦速度，m/s；

θ—颗粒物沉降表面与水平面之间夹角，°；

2-2、当飞机环控系统通用简化模型内表面粗糙度大于或等于0.15mm，则表面颗粒物沉降速度为

$\begin{array}{c}{v}_d^{+}=0.084{\mathrm{Sc}}^{-2/3}\\ +\frac{1}{2}{\&lsqb;\frac{{(0.64k^{+}+\frac{1}{2}{d}^{+})}^2+\frac{{\mathrm{\&tau;}}_p^{+2}{g}^{+}{L}_1^{+}}{0.01085(1+{\mathrm{\&tau;}}_p^{+2}{L}_1^{+}))}}{3.42+\left({\mathrm{\&tau;}}_p^{+2}{g}^{+}{L}_1^{+}\right)/\left(0.01085\right(1+{\mathrm{\&tau;}}_p^{+2}{L}_1^{+}))}\&rsqb;}^{1/1+\left({\mathrm{\&tau;}}_p^{+2}{L}_1^{+}\right)}\\ \&times;\&lsqb;1+8e^{-{({\mathrm{\&tau;}}_p^{+}-10)}^2/32}\&rsqb;\frac{0.037}{1-{\mathrm{\&tau;}}_p^{+2}{L}_1^{+}(1+(g^{+}/0.037\left)\right)}\end{array};---\&lsqb;2\&rsqb;$

式[2]中：

—颗粒物无因次沉降速度；

k⁺—无因次表面粗糙度；

d⁺—无因次颗粒物粒径；

—颗粒物无因次松弛时间；

g⁺—无因次重力沉降速度；

L⁺ ₁—无因次参数， $L_1^{+}=3.08/\left({\mathrm{Sd}}^{+}\right);$

当取计算值，否则，

2-3、计算模型处于弯头部位的颗粒物穿透率P：

$P=\exp \left(\frac{4.61+{\mathrm{a\&theta;}}^{,}St}{1+{\mathrm{b\&theta;}}^{,}St+{\mathrm{c\&theta;}}^{,}{\mathrm{St}}^2+{\mathrm{d\&theta;}}^{,2}St}\right)---\&lsqb;3\&rsqb;$

式[3]中：

P—颗粒物穿透率，％

a—相关系数，a＝-0.9526-0.05686δ,

b—相关系数， $b=\frac{-0.297-0.0174\mathrm{\&delta;}}{1-0.07\mathrm{\&delta;}+0.0171{\mathrm{\&delta;}}^2},$

c—相关系数， $c=-0.306+\frac{1.895}{{\mathrm{\&delta;}}^{0.5}}-\frac{2}{\mathrm{\&delta;}},$

d—相关系数， $d=\frac{0.131+0.0132\mathrm{\&delta;}+0.000383{\mathrm{\&delta;}}^2}{1-0.129\mathrm{\&delta;}+0.0136{\mathrm{\&delta;}}^2},$

θ’—弯头角度，rad

St——斯托克斯数

2-4、飞机环控系统通用简化模型中颗粒物沉降量η为：

η＝1-∏P′[4]

式[4]中：

η—飞机环境系统通用简化模型中颗粒物沉降量，％；

P‘—飞机环控系统通用简化模型中各个区域的颗粒物穿透率，％，当模型处于弯头部位时P‘＝P，其他情况

—颗粒物无因次沉降速度，

d₀—模型中各区域的管径或水力直径，m；

u_m—各区域的平均流速，m/s；

L—模型中各区域的长度，m；

步骤三、计算模型中各区域中不同粒径颗粒物的颗粒物沉降量，包括：

3-1、按照空气流向对步骤一建立的飞机环控系统通用简化模型进行区域划分，区域范围的大小与内部空间几何形状的复杂程度对应，越复杂的区域范围越小，所有区域是依次相连的；

3-2、根据总送风量和各区域的平均流速确定模型中各区域的管径或水力直径d₀，其中确定各区域的平均流速u_m是按照相应区域中流速相似原则；总送风量、区域长度、管径或水力直径d₀和平均流速u_m之间的关系如下：

其中，总送风量的单位是kg/s，区域长度的是单位：m，管径或水力直径d₀的单位是m，平均流速u_m的单位是m/s；

3-3、根据各区域管径或水力直径、通过各区域的平均流速、各区域的长度和颗粒物的粒径确定式[1]至[3]中的参数，最终通过式[4]得出不同粒径颗粒物的沉降量。