校企合作毕业设计

商用飞机客舱环境控制系统柔性风管气流特性分析

国际联合毕业设计

资助企业: BOEING

资助年份: 2026

企业导师: Chao-Hsin Lin

指导教师: 黄亦翔

项目成员: 唐留成、SONG LING SOH

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项目简介

项目概述

本项目面向民用飞机环境控制系统(ECS)空气分配网络中柔性风管的工程应用需求,研究柔性风管在不同压缩比、弯曲角度和气流条件下的流动阻力特性。柔性风管因安装灵活、适应机舱复杂空间而被广泛使用,但其波纹内壁及实际安装中的压缩、弯曲变形会显著增加压力损失。当前航空领域缺乏针对柔性风管的专用流动特性数据库,工程设计常借用建筑暖通经验公式,容易造成系统过设计、重量增加和能耗上升。因此,本项目通过实验测量、CFD 仿真、数据建模和软件开发,系统表征柔性风管气流特性,为 ECS 精细化设计提供支撑。


项目目标

本项目的主要目标是建立适用于民用飞机 ECS 柔性风管的气流阻力预测方法和工程设计工具。首先,针对常用航空柔性风管,开展不同管径、压缩比、弯曲角度和流量条件下的压降测试,提取直管沿程摩擦系数和弯管局部阻力系数。其次,建立高保真 CFD 数值仿真模型,完成几何建模、网格无关性验证和湍流模型对比,形成可复现的仿真规范。再次,结合实验与仿真结果,建立柔性风管流动特性数据库。最后,开发面向工程设计的数据库系统、在线压降计算器和柔性风管选型配置指南,辅助工程师完成管路选型、布置和系统压降评估。

项目成果

本项目形成一套完整的民用飞机 ECS 柔性风管流动特性研究与应用成果。项目获得多种柔性风管在不同压缩率、弯曲角度和流量下的压降数据,建立直管摩擦因子与弯管局部阻力系数的非线性预测模型,并通过 CFD 仿真揭示波纹空腔流动、二次流和形阻主导等物理机制。在此基础上,构建柔性风管流动特性数据库,实现实验数据、仿真数据、图像和设计参数的结构化管理与多维检索。同时,开发交互式压降计算与三维可视化工具,形成柔性风管选型与安装设计指南。相关成果可降低 ECS 设计中的保守裕度,减少重量、空间和能耗浪费,提升民机空气分配系统的设计效率与可靠性。

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