飞机货舱烟雾扩散受烟源温度影响的研究
航空舱内烟气扩散数值仿真研究
航空舱内烟气扩散数值仿真研究随着时代的进步和人们对旅游的需求越来越高，航空业的发展也趋于快速。
然而，随着烟草的流行，烟草制品也被带上了飞机。
虽然现在已经有不吸烟的航班，但是仍有许多人坚持着在航班上吸烟。
烟草带来的不仅仅是健康问题，还可能会对航空运营安全造成影响。
如何将烟气扩散在航空舱内的问题变成了一个需要考虑的问题。
考虑到难以在实验室或飞机上实际进行试验，数值仿真成为了解决该问题的可行方法。
1.数值模拟的基本原理和方法数值模拟是通过计算机技术对模型进行数字化表示，并对其内在运动进行计算的一种方法。
在航空领域，对烟气扩散进行数值模拟，需要考虑气流传输的基本变量、吸附剂物理化学性质、气体的传递过程、热传递和质量传递等因素。
基于以上因素，数值模拟的具体方法按照复杂性程度的不同可以分为以下几类：1）CFD（Computational Fluid Dynamics）数值模拟方法。
该方法主要通过对流动流场的数值计算，来分析舱内的空气流动和烟气扩散特性。
在CFD中，将舱内空气流动视为复杂的流动场，对其进行离散化后通过求解Navier-Stokes方程得出舱内的空气流动特性。
2）统计模型方法。
该方法是基于对化学反应和热力学性质等方面的实验和观测结果进行统计模型的建立。
采用该方法可以在较高的精度下对航空舱内的烟气扩散情况进行模拟，同时也可以获得化学反应的相关数据。
3）热传递和传质模型。
该方法是基于热传递和传质现象的数学模型来解决烟气扩散问题。
通过使用数学方法对烟气扩散的物理现象进行数值求解，来克服烟气扩散实验的困难性。
该方法的优点主要在于可以对烟草烟雾扩散机理的深入理解。
2.航空舱内的烟气扩散源烟气扩散源是航空舱内烟气扩散问题的核心。
当实验中的气流不强或舱内气流受环境因素影响而不稳定时，烟气扩散源也会影响到实验结果。
要保证烟气扩散模拟有效，应对烟气扩散源进行实验测试、定量分析，同时对于模拟不同环境及使用情况下的大量测试需求时，可以采用一般合成方法，把如温度、湿度、自然对流等因素考虑进去并制成程序，可灵活选择模拟环境参数。
烟气扩散对海上直升飞机操作影响的安全分析及评估的理论研究
已经受 到充分 的重 视 ， 国外对 海 洋 平 台 上 烟气 扩 但
散对直升 飞机起飞 和降落安全操作影 响的研究都
是针 对具 体项 目 ， 得 到 的 分 析结 果 都 是 相对 保 密 其
的。 因此 国外 开 展该 方 面 工 作 的相 关 技 术 参 考 资 料较 少 ， 有 Ａ Ｓ Ｓ公 司 和 Ｓ ａａ 对 其 研 究 工 只 ＮＹ ｈ ｒｄ等 作进 行 了 报道 ＿ ｊ ８ 。本 文 采 用 数 值 研 究 的方 法 ， 以 某海 洋平 台上 排 烟 设 备 所 排 放 的高 温 烟 气 为 研 究
⑥
２ １ Ｓｉ ｅｈ Ｅ ｇｇ ０ ２ ｃ Ｔ ｃ． ｎｒ． ．
烟 气 扩散 对 海 上 直 升 飞 机操 作 影 响 的安全 分 析 及 评 估 的 理论 研 究
沈 志 恒
（ 海洋石油工程股份有 限公司设计公司 ， 天津 ３０ ５ ） ０ ４ １
摘
要
采用气体 多组分流动及传热数学模型 ， 数值 模拟 了某海洋平 台上 的排烟设备 所排放 的高温 烟气的扩散 规律。并通
大， 因此 ， 海 洋 平 台上 的排 烟设 备 所 排 放 的 烟 气 对
２１ ０ ２年 ３月 ８Ｅ收 到 ｌ 海 洋石 油 工 程 股 份 有 限 公 司 分 公 司科 研 项
目（ －８ １ ０ ７ 资助 Ｅ０ １Ｕ ０ ） 作者简介 ： 沈志恒 （ ９ １ ） 男 ， 士研究 生。工程 师。研究 方 向： １８ 一 ， 博
过规 范 Ｃ Ｐ ３ Ａ ４７提 出的直升飞机起飞和降落安全操 作 的判定标 准 ， 对海 洋平 台上 直升飞机起 降操作 的安 全性进 行 了分 析评 估 。研 究结果表 明， 高温烟气和 大气湍流对直升 飞机起 降的安全操作都存在 影响 ， 而高温烟 气的影响起到决定 性作用。 同时
航空飞行中雾成因的探讨
航空飞行中雾成因的探讨1. 引言1.1 航空飞行中雾的危害性在航空飞行中，雾是一种常见的天气现象，但其对飞行安全和效率造成了不可忽视的危害。
雾的出现会导致能见度急剧下降，使得飞行员难以观察周围环境和导航标志，增加了飞行中出现事故的风险。
雾还会对飞机的飞行性能产生影响，如增加飞行阻力、影响机翼和发动机性能等，从而影响飞机的稳定性和飞行效果。
雾在航空领域中也被称为“天气毒药”，因其蕴含着无法预测的变化和隐含的风险。
在恶劣天气条件下，遭遇雾的飞行员需要具备高超的技能和丰富的经验，才能应对各种突发状况，确保飞行安全。
认识雾的危害性，了解其成因和影响，对提高飞行员的飞行能力和飞行安全至关重要。
在接下来的文章中，我们将探讨不同类型的航空飞行中雾、雾的成因与形成机制、影响航空飞行的因素、预防雾造成的飞行风险以及提高飞行员应对雾的能力。
【字数要求：2000字】1.2 研究目的本文的研究目的是探讨航空飞行中雾的成因和形成机制，分析不同类型的航空飞行中雾对飞行安全的影响，总结影响航空飞行的因素，提出预防雾造成的飞行风险和提高飞行员应对雾的能力的建议。
通过深入研究雾对航空飞行的危害性，可以更好地认识雾的特点和飞行中的风险，为提高航空安全水平提供科学依据和参考。
本文旨在强调雾对航空飞行的重要影响，提醒人们重视雾造成的飞行安全隐患，促进科学防范和处理雾对飞行安全的重要性，为航空领域的安全发展提供有益的参考和指导。
2. 正文2.1 不同类型的航空飞行中雾航空飞行中的雾主要可以分为几种不同类型，每种类型的雾都有其特点和对飞行安全的影响。
1. 大雾：大雾是指能见度低于1公里的雾，这种雾在航空飞行中极具危险性。
大雾会导致航班延误甚至取消，因为大雾会让飞机无法正常降落或起飞。
2. 细雾：细雾是能见度在1公里以上但低于5公里的雾，细雾虽然比大雾能见度稍好，但在飞行中仍然会带来一定的风险。
细雾会对飞行员的能见度造成影响，增加操作飞机的难度。
香烟扩散的规律-概述说明以及解释
香烟扩散的规律-概述说明以及解释1.引言1.1 概述香烟扩散的规律一直以来都是研究的热点之一。
在任何一个封闭的空间中，当有人点燃一支香烟时，烟雾开始扩散并弥漫整个空间。
了解香烟扩散的规律对于预防火灾和改善室内空气质量具有重要意义。
本文将针对香烟扩散的内部规律和外部规律展开讨论。
在了解香烟扩散规律之前，我们需要了解烟雾的特性。
烟雾主要由燃烧过程中产生的微粒组成，其中包括气态物质、颗粒物和挥发性有机物。
这些微粒具有一定的质量和形状，它们在空气中受到重力、扩散和对流的影响而进行运动。
香烟扩散的内部规律主要涉及到烟雾在封闭空间内的传播方式。
一般情况下，烟雾会沿着上升的热空气向上扩散，而当烟雾接触到冷凝面时会下沉。
此外，室内的气流也会对烟雾的扩散产生一定的影响，例如，当有风扇或空调系统存在时，它们会改变室内的空气流动路径，从而影响烟雾的传播。
香烟扩散的外部规律主要涉及到烟雾在室外环境中的传播方式。
在室外环境下，烟雾的扩散受到风向、风速和地形等因素的影响。
通常情况下，风的作用会导致烟雾在室外空间中呈现出一定的分散程度，使烟雾更加迅速地稀释和消散。
通过研究烟雾的内部规律和外部规律，我们可以更好地理解香烟扩散的过程和机制。
这有助于我们预测烟雾的传播路径，提前做好相应的防范和应对措施。
例如，在室内空间中，我们可以通过增加通风设备、设置防烟门窗等方式来减少烟雾积聚并保证人员安全。
而在室外环境中，我们可以合理规划建筑布局、选择适当的防火材料等来降低烟雾的扩散风险。
总之，香烟扩散的规律是一个综合性的课题，它涉及到多个因素的相互作用。
通过深入研究和理解香烟扩散的内外部规律，我们可以更好地进行火灾防控和室内空气治理，从而提高人们的生活质量和安全保障水平。
1.2 文章结构本文将按照以下结构展开对香烟扩散的规律进行研究和探讨：1. 引言1.1 概述在引言部分，我们将总体介绍香烟扩散的规律研究的重要性以及相关背景知识。
同时，我们也会引入香烟扩散的实际案例，以便读者更好地理解香烟扩散规律的重要性和实际应用。
民用飞机货舱烟雾穿透试验方法研究
民用飞机货舱烟雾穿透试验方法研究作者：顾俊鸣来源：《科技视界》2018年第14期【摘要】本文介绍了民用飞机货舱烟雾穿透试验的要求和方法，并对测试设备及其安装进行深入研究，对民用飞机研制的相关工作具有指导意义。
【关键词】货舱；烟雾穿透；试验方法中图分类号： V217 文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2018）14-0197-001DOI：10.19694/ki.issn2095-2457.2018.14.090Test Method for Cargo Smoke Penetration Used in Civil AircraftGU Jun-ming（Shanghai Aircraft Design and Research Institute，Shanghai 200000，China）【Abstract】This paper introduces the requirements and methods of cargo smoke penetration test for civil aircraft， and make an in-depth study on the test equipment and its installation，which is instructive for the development of civil aircraft.【Key words】Cargo bay；Smoke penetration；Test method0 引言现代民用飞机的货舱通常位于客舱地板下方，在民用飞机运营过程中，货舱中会存放大量的旅客行李与货物，其中包含大量的易燃物质，一旦发生火灾事故，不仅货物受损，还会危及飞行安全，甚至直接导致机毁人亡。
货舱着火不同于飞机其他部位（发动机舱和APU舱）由可燃液体引起的火灾，受到货物堆积及材料性质的影响，会产生大量的烟雾，因为烟雾的毒性是不可预知的，在飞机着陆前，如果有烟雾持续的渗透入驾驶舱或客舱，会对乘客和机组人员造成危害。
影响航空飞行的大雾天气研究进展评述
影响航空飞行的大雾天气研究进展评述影响航空飞行的大雾天气研究进展评述引言大雾天气对航空飞行具有严重的影响，给飞行安全带来了巨大的挑战。
近年来，随着科学技术的进步，人们对大雾天气的研究取得了一些重要的进展，本文将对这些进展进行评述，并对未来的研究方向进行展望。
一、大雾的形成机制大雾是指云水颗粒直径小于50微米的水汽悬浮在空中形成的天气现象，其形成机制主要有热辐射导致的辐射雾、降温引起的冷辐射雾、湿空气被抬升导致的对流雾等。
研究表明，大气湿度、温度、风速和地形等因素都会对大雾的形成起到重要的影响。
二、大雾对航空飞行的影响大雾天气对航空飞行的影响主要体现在以下几个方面：1. 能见度降低：大雾会造成能见度急剧下降，给机组人员的视觉导航带来困难，增加了飞行事故的风险。
2. 跑道使用限制：大雾会导致跑道湿滑，增加飞机的制动距离，限制航班正常起降，对航空交通运行产生严重影响。
3. 空中交通管制：大雾会影响航空器在空中的飞行速度和高度，导致交通管制机构需要采取措施限制飞机数量和路径，增加飞行延误。
三、大雾天气的监测与预警为了更好地应对大雾天气对航空飞行的影响，科学家们开展了大范围的大雾天气监测和预警研究。
基于雷达、卫星和地面观测等多种手段，可以及时监测到大雾的形成和演变过程，为航班调度和飞行安全提供依据。
此外，通过数值预报模型的运用，可以对大雾天气进行预报，为航空公司和机场提供准确的天气信息，帮助他们做出合理的航班安排和运行调度。
四、大雾对航空飞行的应对措施针对大雾天气的影响，航空公司和机场运营商采取了一系列应对措施，以确保航班的安全与正常运行。
这些措施包括： 1. 定期维护导航设备：为了避免导航设备受大雾影响而故障，航空公司会定期对导航设备进行维护和检修，确保其正常运行。
2. 提供航班延误信息：航空公司会根据天气状况及时发布航班延误信息，以帮助旅客做出合理的行程安排。
3. 加强机组人员培训：机组人员需要接受专门的大雾天气飞行培训，掌握应对突发情况的技巧和经验，确保安全运行。
机舱热发散控制用通风参数影响的模拟分析
机舱热发散控制用通风参数影响的模拟分析机舱热发散控制是飞机设计和维修的关键问题之一。
在现代飞机中，高温和高压缩空气绕过发动机，冷凝器和涡轮机的表面，并进入到机舱内部。
这会造成机舱内空气温度升高，从而导致高温状况下电子元器件和其他敏感设备的故障。
因此，必须采取措施来控制机舱内的温度和热发散。
机舱热发散控制的方法之一是通过通风参数的调节来降低机舱内部温度。
通风参数包括进口空气流量、空气消耗及出口流量等。
为了分析通风参数对机舱内温度和热发散的影响，我们可以采用计算流体力学（CFD）模拟和仿真技术来进行模拟分析。
首先，在CFD模拟中，需要建立一个具有代表性的机舱模型。
该模型需要包括机舱内的航空设备、机组人员和维护工具等。
然后，需要针对机舱内的热源进行建模和模拟，以模拟机舱内的温度场。
对于模拟分析，各个通风参数需要分别进行独立的修改和模拟。
例如，可以修改进口空气流量、空气消耗及出口流量等参数，然后分别观察其对于机舱内热发散和温度的影响。
对于每种情况，可以将结果与标准值进行比较，以确定哪些参数对机舱温度和热发散有重要影响。
在这方面，进口空气流量是一个重要参数。
增加空气流量可以在一定程度上降低机舱内的温度，从而减少热发散。
其次，空气消耗也是一个重要的参照。
控制空气消耗可以降低机舱内部空气的流量，从而减少热散发的量。
最后，出口流量对机舱内的温度和热发散也有一定的影响。
在调节出口流量时，不仅仅考虑到机舱内温度，还需要注意机舱内的压力变化。
总之，采用CFD模拟技术对机舱热发散控制用通风参数的影响进行了模拟分析。
这种技术的优势在于可以提供有关机舱温度和热发散的精确数据和分析结果，从而提高了机舱设计和维护的效率和准确性。
在实际应用中，我们可以根据分析结果制定相应的措施，以优化机舱的通风系统，提高机舱的效率和安全性。
以下是机舱热发散控制用通风参数影响的模拟分析所涉及的相关数据和分析：1. 进口空气流量：该参数表示进入机舱的空气流量，通常以单位质量每秒的空气流量计算。
国外关于火灾初期烟气在空间内扩散的研究
大 空 间 内明 显 地 充 满 烟 气。
烟气 ， 即使烟 气 本 身是 低 热 能 的 ， 会 强化 这 种 效果 ， 也 尽管 这种 状 态 仅 仅 使 烟 气 滞 后 地 排 放 到 较 高 的 空 间 内 。 于低 能释放 率火 灾 的危险性 ， ｕ ｉ ｒＤ ｔｅ 对 Ｒ ｄｇ ｅｚｒ博 ｅ 士 （ 堡Ｉ ｅｈＧｍｂ Ｃ ． Ｇ） 汉 ｍｔｃ Ｈ＆ ｏ Ｋ 等人 在 大量理论 数 据 的基础 上进 行 了模 化 分析 。
全 措 施 作 为 首 要 目标 ， 持 救 援 疏 散 通 道 达 到 足 够 长 保 时 间的 能见度 ， 少 在人 员疏 散 阶段是 十分 重要 的 。 至 以 危 险 评 估 为 基 础 确 定 火 灾 场 景 时 ， 全 燃 烧 往 完 往 被 视 为 排 烟 设 计 的 关 键 。 灾 初 期 阶 段 ， 单 个 小 规 火 以
２ 火 灾 燃 烧 理 论 和 烟 气 扩 散 机 理 火 灾 燃 烧 形 成 的 时 间 一 温 度 曲 线 ， 通 过 火 灾 出 是 现及 发展 为 完 全燃烧 火 灾 的 两个 主 要 阶 段来 描 述 的 。
关键 词 ： 气 ；扩散 ；模 拟 试 验 烟
中 图 分 类 号 ： Ｋ１ １ Ｔ ７ ， ２ 文 献 标 识 码 ： Ｔ ２ ， Ｕ９ ２ Ｘ９ Ｂ
发 生 在 大 空 间 内 ， 能 导 致 救 援 疏 散 通 道 内 迅 速 充 满 可
对 火 灾 初 期 烟 气扩 散 的研 究 ， 以及 Ｒｕ ｉｅ ｅｚ ｒ 士 对 疏散 ｄｇ ｒＤ ｔｅ 博 通 道 充 烟 过 程 的 时 间 温 度 曲线 所 进 行 的 计 算 验 证 。 通过 对 购
高大空间火灾烟气蔓延影响因素研究——以广州某大型机库维修库为例
高大空间火灾烟气蔓延影响因素研究——以广州某大型机库
维修库为例
滕黛洁;吕辉;谢欣
【期刊名称】《安全》
【年(卷),期】2024(45)3
【摘要】为研究高大空间火灾时的烟气蔓延情况,选用PyroSim对广州某大型机库的维修机库进行数值模拟,研究不同火源功率、排烟方式及挡烟垂壁尺寸对烟气蔓延的影响。
结果如下:中心火源下,自然顶侧结合的排烟方式优于顶部排烟;机械排烟且排烟速率为10 m/s的设计虽然可以更好地降低烟气层的浓度和温度,但由于火灾初期的薄烟层会造成吸穿现象,扰动烟羽流导致烟气层加速下降;挡烟垂壁的设计可以降低建筑内部烟气蔓延的速率和单位消光率。
因此,在进行高大型建筑防排烟设计优化时,应优先设计顶侧结合排烟系统,并根据防排烟规范及相关规范设计挡烟垂壁。
【总页数】8页(P75-82)
【作者】滕黛洁;吕辉;谢欣
【作者单位】南昌航空大学土木建筑学院;江西省装配式建筑与智能建造重点实验室
【正文语种】中文
【中图分类】X932
【相关文献】
1.火源位置对大空间建筑火灾烟气蔓延影响研究
2.建筑火灾烟气蔓延规律对火灾探测系统的影响
3.大空间建筑火灾烟气的蔓延及控制研究进展
4.狭长空间不同间距挡烟垂壁阻滞火灾烟气蔓延数值模拟
5.中庭空间烟气蔓延对火灾探测的影响研究
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住舱走廊区烟气温度分布特性实验分析
本文网址：/cn/article/doi/10.19693/j.issn.1673-3185.03116期刊网址：引用格式：赵智强, 陈潇, 陆守香, 等. 住舱走廊区烟气温度分布特性实验分析[J]. 中国舰船研究, 2023, 18(6): 119–127.ZHAO Z Q, CHEN X, LU S X, et al. Experimental study on smoke temperature distribution characteristics in corridors of crew cabins[J]. Chinese Journal of Ship Research, 2023, 18(6): 119–127.住舱走廊区烟气温度分布特性实验分析扫码阅读全文赵智强，陈潇*，陆守香，康宁，张毅，王锦波中国科学技术大学 火灾科学国家重点实验室，安徽 合肥 230027摘 要:［目的］船舶多层住舱段发生火灾时，烟气沿走廊通道和梯口蔓延过程中的温度分布规律与建筑火灾相比有着明显的区别，需要充分认识船舶住舱火灾的特性。
［方法］通过改变庚烷油盘尺寸和梯口启闭状态，在1∶5的缩尺多层住舱实验台内开展单层和跨层走廊火灾烟气温度分布特性的实验研究。
［结果］结果显示，在火灾烟气单层蔓延情况下，走廊内竖向温度的分布存在明显的热分层现象，热分层高度在0.4 m 以上，而在跨层蔓延情况下，走廊内竖向温度梯度有所减小，热分层高度降低至0.2 m 以下；热分层高度在走廊转角和岔口等结构处有所降低；在水平蔓延过程中，烟气温度会持续降低，温度的分布符合指数衰减规律。
［结论］火灾烟气在跨层蔓延后走廊区的热分层高度相比单层蔓延显著降低，水平蔓延过程中的温度衰减系数k 随火源尺寸的增大而增大，所做研究可为船舶火灾风险评估以及消防设计提供理论支撑。
关键词：船舶火灾；住舱段；烟气流动；温度分布中图分类号: U664.88文献标志码: ADOI ：10.19693/j.issn.1673-3185.03116Experimental study on smoke temperature distribution characteristicsin corridors of crew cabinsZHAO Zhiqiang , CHEN Xiao *, LU Shouxiang , KANG Ning , ZHANG Yi , WANG JinboState Key Laboratory of Fire Science, University of Science and Technology of China, Hefei 230027, China Abstract : ［Objective ］When a fire occurs in the multi-storey dwelling section of a ship, the temperature dis-tribution pattern during the spread of smoke along corridors and ladder openings is significantly different from that of a building fire. Therefore, it is necessary to fully understand the characteristics of fire smoke in crew cabins. ［Methods ］An experimental study on the temperature distribution characteristics of fire smoke in single and multi-storey corridors is carried out in a 1︰5 scaled down ship model by changing the size of the heptane oil pool and the states of ladder openings. ［Results ］In the case of a single-storey spread of fire smoke, the vertical temperature distribution in the corridor shows an obvious thermal stratification phenomen-on with a height of over 0.4 m. In the case of a multi-storey spread, the vertical temperature gradient in the cor-ridors is lowered and the thermal stratification height is reduced to 0.2 m or less; the vertical thermal stratifica-tion height within the corridors is reduced at corners and turnouts; the smoke temperature continues to de-crease during horizontal spreading; and the temperature distribution satisfies the exponential decay law.［Conclusions ］The thermal stratification height in a multi-storey corridor is significantly reduced compared with a single-storey spread of fire smoke, and the temperature attenuation coefficient k in the horizontal spread process increases as the size of the fire source increases. The results of this study can provide theoretical sup-port for the fire risk assessment and fire protection design of ships.Key words : ship fire ；crew cabins ；smoke flow ；temperature distribution收稿日期: 2022–09–30 修回日期: 2023–02–13 网络首发时间: 2023–04–06 14:33基金项目: 国家自然科学基金资助项目（51704268）作者简介: 赵智强，男，1997年生，硕士。
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第17卷第7期2017年3月1671 — 1815(2017)07-0188-06科学技术与工程Science Technology and EngineeringVol. 17 No.7 Mar.2017©2017 Sci.Tech.Engrg.飞机货舱烟雾扩散受烟源温度影响的研究孙晓哲欧阳建亮杨士斌于天鹏(中国民航大学天津市民用航空器适航与维修重点实验室，天津300300)摘要目前的事故统计数据表明飞机烟雾事件发生概率大于1/10 000,因此有必要关注烟雾探测系统的符合性及其适航审 定过程。
基于CFD软件，研究不同烟源温度对烟雾扩散规律的影响。
由仿真结果得出不同烟源温度造成热羽流浮力与颗粒之间的作用力有很大差距，影响了飞机货舱内的烟雾扩散与烟雾探测时间。
关键词CFD烟雾扩散 颗粒 烟源温度中图法分类号TP391.9; 文献标志码A近年来，随着民航事业的飞速发展，乘坐飞机出行的人数大幅提高，乘客对于航空的安全性更为关注。
最近几年的统计数据表明乘客飞行中经历烟雾事件的概率大于1/10 000(1);且在飞机货舱内存放着乘客携带的各种可燃材料的行李包，有着严重的潜在火灾风险[2]，所以火灾预防非常重要。
对飞机货舱防火而言，现代飞机都采用了烟雾探测技术，最为广泛采用的是光电式烟雾探测器。
当飞机发生火灾，环境中烟雾浓度达到一定值时，烟雾探测器会发出警报。
目前，现行的适航规章要求飞机烟雾探测系统必须在火灾发生1 m in之内给机组成员提供一个可视的警示[3]。
因此，制造商必须花费巨大的成本和时间进行烟雾探测的地面试验和飞行试验以表明烟雾探测系统对相关规章的符合性。
飞机适航取证过程中，表明烟雾探测系统符合性的地面和飞行试验所采用的试验设备经历了长期的发展。
早期，空客采用各50%的氯酸钾和乳糖烟雾粉尘进行烟雾试验;但是由于其危险性被舍弃;F A A早期烟雾探测试验采用燃烧手提箱的方法以产生真实的烟雾，但由于其在试验中无法获得有价值的物理数据及无法2016年9月3日收到 2015民航局科技创新引导资金(M H RD20150220)和中央高校基本科研业务中国民航大学专项(3122015D021)资助 第一作者简介&孙晓哲（1983—),女,河北人，博士，助理研究员。
研 究方向：飞机环控系统和飞控系统审定。
引用格式&孙晓哲，欧阳建亮，杨士斌，等.飞机货舱烟雾扩散受烟 源温度影响的研究[J].科学技术与工程，2017, 17(7)& 188—193 Sun Xiaozhe，OUYANG Jianliang，Yang Shibin，et al.A study o n the influence of smokesource tem perature to sm oke diffusion in aircraft cargo com partm ent[J].Science Technology and Engineering，2017， 17(7) & 188 —193复制而被放弃[4]。
目前，欧美局方在烟雾探测试验中一般采用烟雾发生器产生模拟烟雾，其产生的烟雾无毒且发烟量稳定。
然而，烟雾发生器产生的模拟烟雾与真实烟雾在形态、扩散、光学性质方面存在很大差异，比如烟雾温度，烟雾发生器所发出烟雾的初始温度为60 n[5]。
相关研究表明，真实烟雾扩散是由于烟雾温度升高而产生浮力驱动流，而烟雾发生器产生的模拟烟雾为冷烟，且仅仅是动量驱动流[5]。
当前的运营实践也表明发生了烟雾或火灾的相关事故，针对这些事故F A A着手验证当前的烟雾实验是否充分[6]，比如在烟雾发生器的模拟烟雾中加入氦气，目标是为了模拟真实烟雾由于高温具有的漂浮性[7]。
因此烟源温度对烟雾传播特性存在很大的影响，进而影响烟雾探测的及时性和准确性。
另一方面，随着计算流体力学（C F D)技术的发展，商用C F D软件日趋成熟，其在复杂流动数值模拟方面表现出强大的计算能力。
为了减少烟雾探测试验的次数，以节约时间、经费，F A A曾经资助San-dia National L a b s历经5年开发了用于预测货舱中烟雾传播和扩散的计算机流体动力学代码一F A A 烟雾扩散代码（F A A smoke transport co d e)，用来预测烟雾、热量、气体组分在飞机货舱内的扩散，同时，找到烟雾探测器最不利的火源位置和最有利的烟雾探测器位置，以提高烟雾探测器的效率[8]。
F A A也计划将C F D数值模拟方法加入到适航审定过程中。
当前众多学者也在进行烟雾扩散的数值模拟研究[9—13]。
本文针对飞机货舱的烟雾扩散，利用FLUENT 计算流体力学软件，建立典型货舱的几何模型和边界条件，研究不同烟源温度下的烟雾扩散规律。
7期孙晓哲，等&飞机货舱烟雾扩散受烟源温度影响的研究189 1模型建立及边界条件p Q为湍动能耗散率；,为平均速度梯度引起S1.1货舱模型建立通过数值仿真方法对飞机货舱烟雾扩散进行研究。
首先，建立了货舱几何模型，尺寸为 3.6 m x 1. 5 m x7. 6 m，烟雾入口设置在货舱地板中央，并在货舱纵向两侧内壁上各设置一个出口，货舱为未通风的自然泄压状况，如图1所示。
根据现代货舱普遍将烟雾探测器放置于舱顶的情况，本文为了监测舱内烟雾浓度的变化，将烟雾浓度监控区域（moni-t o r i n g j/e)设置在货舱顶部距离火源三分之一处。
其次，利用IC E M软件进行网格划分，划分后的网格为结构网格，在近壁面处和关键区域进行网格加密，网格总数为150 x 104。
最后，导入F L U E N T软件中进行计算。
1(数值方法和边界条件货舱内流场特征是低雷诺数。
对于湍流模型的选择，标准模型是一^种高雷诺数的模型，而RNR W*提供了低雷诺数流动黏性的解析式，有利于近壁区域的求解。
所以@NG模型比标准模型对于低雷诺数问题的求解在可信度和精确度上更高。
江娜[8]在民航客机座舱内污染物传播规律的研究中，采用7种不同的湍流模型对封闭空间内流场进行仿真，针对速度场、温度场与实验结果进行了对比，结果表明，@NG湍流模型在自然对流中表现较好。
因此，本文采用@NG湍流模型进行货舱内烟雾扩散的流场计算，以下为@NG方程：⑵式中，P为密度;.为湍动能;K为速度;％^+的湍动能产生项；,、,、c25、Q为模型常数。
在F L U E N T流固耦合仿真计算中，对于某一项体积分数低于10'的两相流，可以采用离散相(D PM)模型更为准确地反映流体颗粒、液滴、气溶胶的扩散规律。
本文重点关注烟雾颗粒的扩散，因 此采用离散相模型来模拟烟雾颗粒的扩散，粒子的力平衡方程为7&p A/、'(P P~ 4# %/0、4% A g(&- &p)++ %(3)7 44p式(3#中&为流体速度；&为粒子速度;A g为曳力；4为粒子密度;;4为流体密度；％为附加加速度项。
该计算模型首先计算由热对流作用产生的舱内流场，再结合流场变量求解颗粒的受力，得到颗粒的速度，进而可以追踪颗粒运动的轨迹。
对于非稳态的离散相求解问题，连续相的流场影响离散相的分布，而离散相的存在又影响了连续相的流场，因此需要在F L U E N T软件中考虑离散相对流场的影响，即 相间耦合计算。
在非稳态离散相问题的求解策略中，首先创建离散相入口，初始化流场后，设定求解的时间步长和时间步数，由于是耦合流动，颗粒的位置会在每个时间迭代步的相间耦合计算过程中得到更新[14]。
依据F A A烟雾研究实验结果[15]，本文初步选择烟雾颗粒为球形颗粒，且直径均一，为80 nm。
此外，本文还考虑了重力、浮力、su ffm an升力、布朗运动等作用等对烟雾扩散的影响。
而对于热辐射模型，本文选取能较好反应火灾热辐射的P1模型，该模型不但在燃烧中有较好的表现，而且求解只需要占用较少的C P U。
在模拟计算的过程中，需要给烟雾入口设定稳定的放热热源和质量流量源，用以模拟烟雾。
为了研究货舱中烟源温度对烟雾扩散规律的影响，本文分别模拟了烟雾发生器冷烟温度333 K (60 〇C #[5];中等烟雾温度573 K;以及较高烟雾温度1173 K这三种温度下烟雾的扩散。
烟雾颗粒质量流量为3 x10-8kg/s，释放时间为60 s，环境温度为300 K。
同时，为了与真实烟雾扩散情形更接近，本文只考虑在浮力驱动的影响，烟源温度对烟雾扩散规律的影响。
1. 3货舱烟雾扩散模型验证为了验证计算模型的准确性，采用以上所用的计算模型，进行数值计算，计算结果与F A A在B707 货舱进行的烟雾实验[15,8]进行对比。
分别对60 s 时刻流场温度和30 s、45 s、60 s烟雾透光率进行了190科学技术与工程17卷图2不同时刻透光率数值计算与实验值对比Fig . 2 Comparison of light transmission betweensimulated value and experiment value atdifferent moments监测区域浓度较低。
结果②的主要原因是在烟雾颗粒释放率相同的 情况下，一定时间内通过监控区域的流体速度越大， 连续相流体会稀释离散的烟雾颗粒，使其浓度稍微 下降。
但是两种高温都具有足够的热浮力使粒子上对比，结果如图2所示。
图2中实验数据点E x p 的 上下区间为实验数据误差范围。
其中透光率的计算 公式如下：- J 〇C (K )p (K ) %s d KL T %/f t % 100e 2⑷式(4)中，Q 为烟雾浓度;P 为气体密度;％为消光系 数;L 为探测器探测长度。
由验证结果可得数值模型计算结果基本都在实 验误差范围内，因此本文建立的计算模型能够较为 准确的预测烟雾扩散规律。
2结果分析及讨论基于以上经过验证的烟雾扩散模型，分别针对 烟源温度为333 K 、)73 K 以及1 173 K 的烟雾，开展 烟雾扩散的数值模拟仿真。
当烟源温度为573 K ， 货舱内烟雾扩散如图3所示。
0〜5 s 时，烟雾在热 浮力作用下迅速上升产生羽流，羽流对周围空气的 吸卷作用使羽流在上升过程中产生锥形扩散，当烟 雾到达天花板顶部时产生顶棚射流。
15 s 时，烟雾 到达货舱顶部大部分空间，上层烟雾不断堆积形成 烟雾层。
30 s 时，烟雾到达货舱纵向两侧，并开始在 天花板顶部大量堆积。
2.1不同烟源温度下的货舱内温度分布规律烟雾颗粒与外界空气的换热效率相当高，烟雾 颗粒由烟源入口进入货舱很快便下降到一个较低的 温度。
图4是30 s 时不同烟源温度下1 % 0截面处 颗粒温度分布，可以得出在烟源温度分别为573 K 和1 173 K 时，烟雾颗粒在未到达货舱顶棚时温度 都已经降至一个较低温度，均低于350 K 。