项目名称：大型客机座舱内空气环境控制的关键科学问题研究首席科学家：陈清焰天津大学起止年限：2012.1-2016.8依托部门：教育部天津市科委一、关键科学问题及研究内容拟解决的关键科学问题要满足国产客机的安全性、经济性、舒适性、环保性，座舱空气环境及环境控制系统起着重要作用。提高客机座舱的空气环境质量最主要的瓶颈是如何准确地预测座舱空气的非定常流动，而其关键是要建立能准确确定座舱空气流动的湍流模型。实现高品质的客机座舱空气环境最主要的瓶颈是如何正确描述多场耦合的座舱空气环境，其关键是要发展基于逆向求解原理的反向设计方法。依据大型客机座舱环境控制的发展趋势和适航认证分析的需求，基于数值模拟方法、实验测量技术、逆向求解原理等多方面的分析，本项目提炼出两个需要解决的关键科学问题。（1）座舱环境空气非定常分布与污染物非线性传递机理这是一个多尺度和多物理的科学问题，是研究座舱空气环境质量的基础。基于座舱内环控系统射流产生的惯性力、乘员和电子设备发热产生的热浮力和座舱复杂非定常边界条件共同作用下的非定常、非线性、多尺度流动的机理，提出座舱内空气复杂流动高效的模拟方法，求解座舱中尺度范围高达五个数量级条件下的流场，准确预测速度、温度、浓度、湍流度、压力等物理量。基于上述复杂空气流动过程和机理的研究，探讨座舱内多种生化污染物的产生、传输、扩散的非线性规律，建立座舱环境动力学模型和模拟方法。精确测量座舱内热流体边界条件、污染源和汇的边界条件、空气流动和污染物分布与输运参数，对上述环境动力学模型和模拟方法进行验证。为科学地评估和设计座舱环境提供有效和准确的工具（2）座舱环境多场耦合的物理特征与多参数目标控制的原理这是一个多学科的科学问题，是设计和提升座舱环境质量的关键。基于生理学、环境医学、人工环境学等交叉学科知识，科学地建立安全、健康和舒适座舱环境的设计参数，建立相应的适航标准和验证适航符合性的方法，这对于国产大型客机的适航取证至关重要。以这些设计参数为目标，研究座舱环境多场耦合反向模拟的基本原理，阐明座舱环境由果及因、追本溯源的逆向计算基本准则与反算求解策略，建立全新的座舱环境逆向设计理论。发展电驱动压缩和座舱排气涡轮的混合增压气源的新技术概念，探索新型空气净化技术，为开发高效、节能、安全健康和舒适的座舱环境控制系统提供科学方法和技术基础。主要研究内容主要研究内容与关键科学问题的关系如图2...
