如何重拾乘客对于飞机出行的信心——PartA：乘客舱舒适性分析
如何重拾乘客对于飞机出行的信心——PartA：乘客舱舒适性分析
去年年末起始，一场突如其来的疫情逐渐席卷了全球，为了保护民众的安全，全球的许多国家都先后按下了“暂停键”。承载地球上最快的通行方式的航空业更是受到了前所未有的冲击。短短两个月的时间，昔日的航空业霸主波音公司的市值蒸发了近80%，美国四大航空公司也不能幸免，市值都跌到6、7年前的水平，一次次的熔断让股神巴菲特都大呼“活久见”。
尽管新冠肺炎可能是人类历史上碰到过的最狡猾的病毒，甚至全世界的人们一度恐慌到把超市的卫生纸抢购一空，世界各国经过三个多月和病毒的斗争，大部分国家的疫情都出现了明显的好转。为了进一步减低新冠疫情对经济活动和人民生活水平的影响，国内不断增加复工复产的力度，欧美国家也开始逐步的复工复产。然而传染病学的专家不断的提醒民众，复工复产的同时更要做好自我的防护。
乘坐飞机出行是复工复产中不可避免的一个环节。同时伴随着夏季的到来，天气愈发的炎热，即使飞机停留在地面，客舱内也不可避免要开启空调系统以维持温度适宜；当飞行到高空时，客舱增压系统和空调系统更要持续运转以使客舱内保持合适的压力和温度。如何在保持舒适的同时而又能安全的抵达目的地，成为了飞机制造商、航空公司以及乘客心中的阴影。
达索系统SIMULIA流体仿真技术，可以帮助飞机制造商和航空公司在客舱空调设计阶段通过仿真实现最佳的乘客舱舒适性。当然，在保证乘客舒适性的同时，SIMULIA流体技术还提供客舱内污染物分布的仿真分析，通过科学手段帮助乘客重拾对于飞机出行的信心。
在当今设计仿真一体化的大潮下，达索系统的3DEXPERIENCE平台无疑是这一潮流的领头军和中坚力量。基于RANS方法的流体仿真分析软件FMK，完全集成于3DEXPERIENCE平台，与CATIA无缝连接，实现真正意义上的全流程自动化的客舱舒适性分析。
图1 基于FMK的全自动乘客舱舒适性分析流程
FMK提供了简洁高效的分析优化流程。待造型工程师完成乘客舱的几何建模后，流体分析可基于原始的三维几何进行边界条件设置和工况设置，FMK软件会自动抽取流体域并划分体网格，并根据几何特征进行必要的网格加密——用户仅仅需要几步操作，极大缩减了使用传统CFD工具进行模型处理和网格划分的工作量。而后续的设计迭代更是极为简便——一旦设计端更新了乘客舱模型，FMK自动更新后续的仿真流程，带来了全流程运作效率的质的提升。
图2 FMK计算的乘客舱的流场结果
基于FMK对于乘客舱舒适性的分析，有助于客户快速分析在给定的风管排布以及风量分配下，舱内的流动及温度分布，并通过设计和仿真的快速迭代实现最佳的乘客舱舒适性设计。
而在3DEXPERIENCE平台中集成的优化流程应用，使得用户无需借助第三方优化软件，便可方便的实现流程优化搭建、变量参数空间和目标设定、多组优化方案执行和自动化后处理分析。用户拖动鼠标，即可将FMK流体分析加载到优化流程中，参数化的几何尺寸和流体分析的设置参数均可快速放置到设计空间中。仿真所涉及到的数据调用和传输均在同一环境下实施，仿真数据管理清晰而简洁，优化完成后用户可直接在菜单中调出统计分析结果以及不同设计方案间的比较，实现快速决策。
图3 基于3DEXPERIENCE平台的DOE优化流程
FMK的工作界面完全集成于3DEXPERIENCE平台，其界面风格和用户操作也继承于平台，用户的学习成本很小，无需有学习传统CFD工具的种种担忧。
图4 FMK 操作界面
疫情之下不必人人自危，只要掌握了科学的分析和防范手段，便可轻松踏上旅途。达索系统的3DEXPERIENCE平台，给企业带来数字化流程管理与专业的乘员舱舒适性分析与优化手段，实现效率的提高和真正的创新。
而对于乘客舱的污染物分析，达索系统也有领先的解决方案。比如当有人打喷嚏时，包括气溶胶在内的携带病毒的污染颗粒会分布到周围空间中，精准的仿真空气中的液滴分布非常重要。使用达索系统SIMULIA PowerFLOW可以对喷嚏中的水和飞沫的运动进行精确的流体仿真，并预测污染物在物体表面的累积程度。
图5 使用PowerFLOW对喷嚏液滴进行空间粒子追踪和沉降堆积分析
本文未完待续。在后续的PartB部分的内容中，我们将介绍如何借助达索系统SIMULIA的精准瞬态流体分析解决方案对客舱污染物进行评估，更进一步全方位优化客舱设计，让病毒无处遁形，缓释人们的出行焦虑。
达索系统，全面助力您的复工复产，亦与您一路同行，保护您的安全。
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