基于欧拉方法的旋翼翼型结冰数值模拟及参数影响

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1、第43卷第3期2011年6月南京航JournalofNanjing空航天大学学报UniversityofAeronautics＆AstronauticsV01．43No．3Jun．2011基于欧拉方法的旋翼翼型结冰数值模拟及参数影响张威1林永峰2陈平剑3(1．中国直升机设计研究所总体气动室，景德镇，333001；2．中国直升机设计研究所直升机旋翼动力学重点实验室，景德镇，333001，3．中国直升机设计研究所技术发展部，景德镇，333001)摘要：从研究二雏翼型结冰问题入手，基于水滴流场的概念，采用基于气液两相流的欧拉方法求解水滴流场，得到水滴收集特性，再结合热力学模型数值模拟旋翼翼型结

2、冰过程。通过计算结果和冰风洞试验数据的比较，验证了该方法正确有效。同时研究了气象参数对结冰的影响。基于本文建立的方法，计算分析了飞行速度、平均水滴直径、水滴浓度、温度等不同参数对水滴收集效率、冰型、结冰量、结冰范围的影响，深入地探讨了翼型结冰机理和结冰形成条件，得出气象参数影响特征。关键词：欧拉方法；结冰；水滴收集；冰型；参数影响中图分类号：V211．3文献标识码：A文章编号：1005．2615(2011)03—0375—06NumericalSimulationofIceAccretionandParameterEffectsBasedonEulerianDropletModelZha

3、ngWeil，LinYongfen92，ChenPingjian3(1．GeneralandAerodynamicDepartment，ChinaHelicopterResearchandDevelopmentInstitute，Jingdezhen，333001，China；2．ScienceandTechnologyonRotorcraftAeromechanicsLaboratory，ChinaHelicopterResearchandDevelopmentInstitute，Jingdezhen，333001，China；3．TechnologyDevelopmentDepart

4、ment，ChinaHelicopterResearchandDevelopmentInstitute，Jingdezhen，333001，China)Abstract：Baseonthewaterdropletflowfieldconception，theEuleriantwo-phaseflowmodelfortheairflowcontainingwaterdropletsisemployedtocalculatethewaterdropletcollectionefficiency．ThentheicedprogressissimulatedwiththeGreshothermo

5、dynamicsmodel．Thecalculationresultagreeswellwiththeieewindtunnelexperimentaldataavailable，indicatingthatthemethodiSeffective．Theweath—erparameters，suchasvelocity，temperature，MVD，andLWC，areimportanteffectfactorsonthewa—terdropletcollectionefficiency，iceaccretion，andiceshape．Howeverthereisstillnoco

6、mprehensivestudyonthesubjectintheopenliterature．Inthispaper．Theicingprogressesandicingconditionsarediscussedthoroughlybycalculatingandanalyzingtheparameterseffects，andsomeusefulconclusionsabouttheeffectareobtained．Keywords：Eulerianmethod；iceaccretion；waterdropletcollection；iceshape；parametereffec

7、ts在直升机的飞行高度范围内，水滴含量较大，因此直升机在执行任务期间遭遇结冰而发生危险的概率就比较高。尤其当直升机在云中或降雨区域飞行时，机体的突出部位遭遇结冰问题更加突出，如进气道、旋翼、尾桨、空速管、驾驶舱风挡等。结冰不仅破坏直升机的气动特性，还会增加直升机的质收稿日期：2010—11—16；修订日期：2011—03-10通讯作者：张威，男，工程师，1982年9月生，E-mail：Zhangwmail@shou．com。376南