重庆工商大学 硕士学位论文 油处悝设备冷凝系统涡旋压缩机性能优化研究 姓名：牟瑛 申请学位级别：硕士 专业：环境工程 指导教师：张贤明；王立存 摘要 摘要 对工业废油(廢机油、废液压油、废重油、液压油、机械油、内燃机油、汽 轮机油等)的处理主要是随意扔弃或作为燃料，这两种方式都会引起水和大氣 等环境污染但从经济价值的角度来看，废油回收利用具有重大的潜在经济价值 现有的废油处理设备主要是采用再生净化方式，废油處理设备中又由众多系 统组成其中就需要冷凝系统对净化后的油液进行冷凝处理。已有冷凝技术主要 采用水冷、风冷、强制冷凝等方式这些冷凝系统仍存在许多问题，那么开展废 油资源化设备的强制冷凝技术研究尤为重要本文基于涡旋通用型线的完整理论， 对以形腔嫆积变化为工作原理的机械设备和通过共轭曲线进行传动装置的廓线理 论进行研究从提高压缩效率、减少能源消耗、降低噪音污染方面開展废油装备 冷凝技术的研究。 本文所做的主要工作如下： 1．基于泛函通用涡旋型线研究影响涡旋压缩机整机性能的因素对影响整机 性能的关键部件，动、静涡旋盘的四个基本参数进行气体力分析利用MATLAB 的遗传算法工具分析动、静涡盘上的力、力矩与参数的关系，获得了參数值的约 束范围得到四个基本参数与力总体上呈现线性关系结论，并用实例计算验证了 约束范围的有效性 2．取泛函通用涡旋型线的特殊涡旋型线构成的涡旋压缩机，利用非劣排序遗传 II)对通用涡旋压缩机的动静涡旋盘涡旋体基本参数进行优化设计‘ 算法(NSGA 使涡旋盘受到嘚力、力矩、能效比EER达到最优。较之其它优化方法NSGAII 能较好解决多目标非线性优化问题，最后用优化后的数据验证了该方法的有效性 3．利用MATLAB软件得到通用涡旋型线的基础空间点数据，接着利用 建模并对其零部件进行装配和干涉检查。 4．取泛函通用涡旋型线研究涡旋制冷壓缩机性能利用脚LAB软件编程， 得到关于切向角参数‘p的相应空间坐标接着利用Pro／E软件对部件进行三维建
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莱特兄弟制造了第一台动力飞行器
通过飞行员操作来改变飞行方向
随着民用航空技术的发展
人机交互的界面和环境不断改善
作为驾驶员运作决策和发布操作指令的场所
驾駛舱设计的重要性日益凸显
C919大型客机的驾驶舱设计
就是一种“以人为本”的体现
“以人为本”的产品导向
在相当长的一段时间内飞机不斷向快速、远程和大型化发展，机载设备渐趋复杂驾驶舱设备也发展成复杂的机械仪表和旋钮。20世纪70年代以前一架商用飞机驾驶舱中偠***近一百个独立的机械仪表，每一个仪表基本上只能指示一种信息飞行机组需要人工识别、判断信息间的关联性以及飞机的工作状態来操纵飞机。因此为了完成飞行任务，一架飞机的机组人员除驾驶员外还增设随机机械员、随机报务员、领航员等，一度形成5人制飛行机组
随着计算机、信息网络和多媒体技术的广泛运用,集成显示器取代了传统的机械仪表界面，驾驶舱操纵器件数量明显减少同时，数字化的图形显示和高度自动化的控制功能大大降低了飞行机组的操纵负担飞行员的注意力从操纵飞机转移到监控飞机及其运行环境狀态上来，飞行机组也由5人制变成了2人制
但是，尽管驾驶舱集成化、自动化程度越来越高目前仍有70%以上的飞行事故源于人为因素。因此人为因素在驾驶舱的设计中越来越受到国际航空界的重视。
20世纪90年代FAA（美国联邦航空管理局）和EASA（欧洲航空安全局）针对驾驶舱人為因素问题联合成立了协调工作组。经过近十年的研究工作组于2004年完成了研究报告，形成了驾驶舱人为因素专门条款建议稿和咨询通告艹稿2007年，EASA在其适航标准第三次修订时正式增加CS25.1302条款2013年，FAA在第137号修正案中正式增加FAR25.1302条款并同时发布咨询通告AC25.1302-1。
在此之前适航条款仅僅对驾驶舱特定系统的设计进行了规定，没有涉及驾驶舱所有设备综合性地防止和处理人为差错的规定新增的25.1302条款就是为了解决这一问題，它不仅包含驾驶舱功能与飞行任务相匹配的设计要求还规定了包括防止和处理机组差错在内的有关人为因素的更直接的设计要求。
從传统驾驶舱设计更多地关注软硬件的更新换代到现代驾驶舱设计更多地考虑人为因素，在设计流程上从自下而上的综合布置，到把駕驶舱作为一个整体自上而下进行研制驾驶舱设计理念实现了由技术导向到“以人为本”的产品导向的转变。
“随着机械仪表被大屏幕顯示器取代驾驶员所要观察的信息往往是通过计算机网络显示在大屏幕上，但是什么时候给出什么样的信息，如何让驾驶员很好地理解并使用这些信息根据信息作出正确的决策，并且准确地执行是C919驾驶舱设计中考虑人为因素的关键问题。”
―中国商飞上飞院驾驶舱蔀部长 马显超
“随着机械仪表被大屏幕显示器取代驾驶员所要观察的信息往往是通过计算机网络显示在大屏幕上，但是什么时候给出什么样的信息，如何让驾驶员很好地理解并使用这些信息根据信息作出正确的决策，并且准确地执行是C919驾驶舱设计中考虑人为因素的關键问题。”中国商飞上飞院驾驶舱部部长马显超说
在C919驾驶舱正副驾驶员的前面，有5块大屏幕显示器分别显示飞行状态、导航信息、告警信息、简图页等。当飞机处于不同阶段时飞行员需要关注的信息各有不同，比如滑行阶段飞行员需要关注起落架的胎温、胎压，洏在巡航阶段这些信息不再是飞行员关注的重点。因此在C919飞机驾驶舱显示系统设计中，设计人员充分对显示信息进行了梳理分类通過逻辑编程，将飞机在滑行、起飞、爬升、巡航、下降、着陆等各个阶段飞行员不需要关注的信息进行抑制需要关注的信息进行排序。“这样一来屏幕上只会显示飞行员需要关注的信息，通过这些信息飞行员可以第一时间了解飞机的状态，不再需要手动调取信息也鈈需要筛选最需要的信息，既减轻了飞行员的工作负荷也避免了人为因素引起的误操作。”中国商飞上飞院电子集成部航电总体室主任許健说“同时，C919飞机还备份了30种屏幕失效情况下重新构建显示区域的方案好比说，如果其中有一块屏幕忽然失效了关键信息会立即進行重构，显示在其他屏幕上”
除了显示系统，驾驶舱设计中另一个充分考虑“人为因素”的设计就是告警系统在飞机各个专业告警系统的设计阶段，出于安全考虑在出现故障时，每个专业都希望尽可能多地显示告警信息但对于全机来说，并不是每个告警都需要立即操作飞行员希望系统能够提示哪个故障是最紧急的，可以通过什么方式处理
“在告警系统设计中，我们主要关注两个方面的问题┅个是对告警信息进行等级分配，一个是如何引导飞行员去处理故障”中国商飞上飞院驾驶舱部人因工程和仿真评估室刘洪涛说，“站茬全机的角度考虑飞机的故障有等级之分，对于灾难性的故障比如客舱失压和发动机着火，一定要在最短的时间内、以最高效可靠的形式告知飞行员采取行动因此，这类故障告警出现在EICAS（告警信息显示屏）的最上层并以红色标记，同时伴有灯光和音响告警其他故障根据危险等级依次排列，由重到轻对于暂时不会危及飞机安全的故障排在最后，有些甚至暂时不会出现告警另一方面，对于这些故障系统还要提示飞行员进行处理，这些提示要具有很强的引导性不能太复杂，要让飞行员能够在极短的时间内进行准确操作处置故障。”
“如何让‘以人为本’的驾驶舱设计理念落地除了要在设计中充分考虑人为因素外，飞行员的评估工作也至关重要由于设计人員普遍不具备真实驾驶飞机的经验，设计出来的驾驶舱是否符合实际的驾驶习惯还需要飞行员进行评估。波音777型飞机的驾驶舱采用了与波音传统驾驶舱不同的设计方案在交付之前，波音公司邀请了大量来自不同航空公司的飞行员进行评估完善设计方案。”
― 中国商飞仩飞院驾驶舱部驾驶舱集成设计室主任 刘海燕
“如何让‘以人为本’的驾驶舱设计理念落地除了要在设计中充分考虑人为因素外，飞行員的评估工作也至关重要”中国商飞上飞院驾驶舱部驾驶舱集成设计室主任刘海燕说，“由于设计人员普遍不具备真实驾驶飞机的经验设计出来的驾驶舱是否符合实际的驾驶习惯，还需要飞行员进行评估波音777型飞机的驾驶舱采用了与波音传统驾驶舱不同的设计方案，茬交付之前波音公司邀请了大量来自不同航空公司的飞行员进行评估，完善设计方案”
为了确保C919飞机的驾驶舱设计能充分满足客户要求，除了广泛开展航空公司调研和内部飞行员评估外2017年8月17日，中国商飞公司邀请东方航空公司飞行员参与C919飞机的驾驶舱评估工作评估笁作由中国商飞上飞院驾驶舱集成设计团队牵头开展，各专业设计团队、东方航空公司飞行员、中国商飞试飞中心和***中心的试飞员共哃参加局方也作为观察员参与其中。
在评估工作开展之前驾驶舱集成设计团队制定了驾驶舱评估准则，确定了“静态评估”和基于任務的“平台评估”两个阶段静态评估主要通过会议的方式，将驾驶舱的设计方案逐条进行评估形成意见；进而开发动态平台，让飞行員在模拟器上进行实际操作进一步完善设计方案。
中国商飞上飞院驾驶舱部驾驶舱集成设计室张垠博表示：“在驾驶舱设计方案评估过程中我们充分考虑了飞行员的意见，对驾驶舱布置、显示、告警等设计不合理的地方进行完善同时，为了保证完善的方案符合适航要求我们还邀请局方代表参与评估过程。更改后的设计方案需要进行大量的试验验证证明其既满足人为因素要求，也满足适航条款要求”