为你所想 | 如何实现座舱的理想舒适性

2021-10-13 12:41:41·  来源:HBM测试与测量  
 
你知道吗?飞机、高铁、汽车内,为了提高乘客的舒适度,都需要进行哪些测试?为了保证乘客舒适性,需要测量座舱的温度、气流和噪音,对其进行调节,同时不能干扰
你知道吗?飞机、高铁、汽车内,为了提高乘客的舒适度,都需要进行哪些测试?
 
为了保证乘客舒适性,需要测量座舱的温度、气流和噪音,对其进行调节,同时不能干扰到正常运行。舒适度受外部环境条件HVAC(热通风空调)系统性能的影响,因此需要实现并保持适当的平衡。

那么,这是如何实现的?

——温度平衡通常是通过冷却或加热座舱来实现的。这里的挑战是防止外部温度通过车辆结构在内部进行传播。车辆饰件和隔热层在其中可起到屏蔽作用,根据通风系统的位置,车辆座舱的气流冷却或加热速度不一。但是一旦达到合适的温度,就需要在整个座舱内保持均匀、舒适的温度和气流。

——乘客舒适性还取决于可接受的噪声水平,噪声和振动测量在座舱舒适性验证中也起着非常重要的作用。

如何实现座舱理想的舒适性

模拟和物理测试

乘客需要均衡的整体座舱气候和可接受的噪音水平。暖通空调系统管理气流,控制加热、冷却过程和湿度,最好是没有噪音产生。虽然舒适性有统一的客观标准,但同时又非常主观,制造商可以对HVAC进行个性化设置,来优化乘客舒适性。

为了改善座舱气候并开发理想的HVAC系统,在研发和测试期间通常需要采取不同的步骤。设计完成后,模拟和物理测试有助于分析HVAC系统对座舱环境的影响。
在开发和测试座舱舒适性时,以下三种方法是必不可少的:
  • 热流和气流模拟——这有助于工程师在设计原型前理解并建立设计理念
  • 热流和气流物理测试——在极端环境(冷、热)和不同乘客人数下进行原型验证
  • 声学分析——有助于确定总体噪声级别和目标
了解和改善座舱气候

乘客的舒适和健康是飞机、铁路、汽车座舱设计或优化的基础,确保最佳、最适宜的气候(气流、温度、湿度、压力)、可接受的内部噪音以及新鲜清洁的空气,在确保整体健康的同时,满足相关的二氧化碳排放法规。


© 图片由瑞士RUAG提供
为了确保舒适的座舱气候,空调(HVAC)系统需要考虑以下参数:
  • 室外温度和湿度
  • 阳光直射对座舱的影响
  • 座舱内的热源
  • 来自外部和通过空调出风口的气流
  • 舱内温度和湿度及其分布(尤其是头部和脚部)
所有这些气候和声学参数之间的完美平衡是实现舒适旅程的关键——多属性设计优化,以最少的材料达到最完美的效果。

通过流体动力学(CFD)计算进行模拟

气流的数值模拟,包括固体的热传递以及结构和乘客周围的对流,可使用CFD进行模拟耦合,在热方面,可通过FEA(有限元分析)进行计算。因此,可以模拟和分析出HVAC系统对座舱环境的影响,例如冷却时间、空气和结构中的温度分布以及气流速度等。

这些结果可用于HVAC系统性能和乘客舒适性分析,最终改善座舱气候,实现座舱的最佳舒适度。

RUAG AG: 气流分析专家

瑞士RUAG - HBK的客户和合作伙伴 ,其拥有并运营多个风洞,采用 HBK 产品采集、处理和评估高质量测量数据。作为对实验数据验证的补充。在风洞试验不够充分的情况下,采用物理过程CFD(流体动力学计算)模拟和并进行详细分析分析。数值模拟涵盖了广泛的应用,包括动态FSI(流体-结构相互作用),是初步构型研究的理想选择。

© 图片由瑞士RUAG提供

热流和气流的物理测试

物理测试通常从需要进行物理验证测试的座舱原型开始。这涉及到在气候室中进行一些实验,模拟室外真实环境。例如飞机测试:飞机飞行高度高达几千英尺,室外温度从-60°C到+50°C,而湿度、人造阳光和HVAC系统的运行模式各不相同。

在进行测试时,数百个传感器安装在整个座舱中,通过红外(IR)摄像机测量温度、湿度、压力和气流。物理测试可能需要几个小时甚至几天时间,因为测试环境(气候室)通常非常大,温度控制和补偿需要一些时间。

测试过程需要可靠、稳定的测量设备,以方便、灵活地从不同类型的传感器采集数据。为了获得高精度的测试数据,需要使用能够承受气候室恶劣条件的数据采集系统(例如HBK的SomatXR数据采集系统)进行无人值守测试和记录。大通道数据测试的后处理工具可对大量测量数据进行提取、可视化和分析。

在catman Enterprise中进行温度测量和评估
 
声学分析

座舱舒适性还受到噪音和振动的影响。例如,新设计飞机的总体噪声级别和指标不仅基于计算模拟,还基于物理测试以及对现有座舱的测量和分析。然后将数据转换为推进水平、总体噪声和机身中的隔声材料。

对于飞机内部噪声,每个飞机制造商都有自己的指导规范,而不是遵循固定的法规或标准。还需要考虑不同推进装置(喷气式涡轮机、涡轮螺旋桨、电力)类型,因为它们都具有不同的噪声特征。

在声学建模和物理测试中,工程师需要了解从外部源到内部的噪声路径和分布。湍流气流在内部产生宽带噪声,这是最主要的因素。然后在噪声、热气候、重量和成本等方面采取最佳折衷方案来调整隔离度。频谱最好在地面测试期间进行分析,这也是飞行测试的一部分。

选择HBK完整的测量链

HBK不仅可为座舱热和气流测试,而且可为声学分析提供了理想的测试系统 - 高精度数据采集系统和优秀数据评估软件可帮助您实现理想的座舱舒适度。

您将获得:精确的测量,可扩展到任意数量通道——分布式或集中式,强大的数据验证和分析能力。
测量和分析
  • 强大灵活的数据集成:QuantumX和SomatXR数据采集系统可并行采集并控制测量数千个测量通道。
  • catman Enterprise软件可采集并可视化所有物理测量数据。
测试数据可用于优化座舱内的HVAC系统,并调整仿真模型。

声学摄像机
  • HBK声学摄像机是由一套麦克风阵列和LAN-XI数据采集系统组成。
可实现可靠的噪声源识别、测量和数据采集。
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