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时间:2019-11-27
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1、第2卷第3期航空工程进展VoI.2No.32O11年8月AI)VANCESINAER0NAUTICAISCIENCEANDENGINEERINGAug.2O11文章编号:1674—8190(2011)03—267—06翼型结冰过程数值模拟验算与分析孔满昭,蒲宏斌(I¨【'J航空工业集团公司第一{5I机设计研究院,阳安710089)摘要:应用FENSAP—ICE结冰计算软件,对NACA0012翼型进行了流动特性、水滴撞击特性以及冰型生成过程的计算;同时,对结冰前后的翼型进行气动力特性计算对比分析,其中包括升力特性对比、
2、阻力特性对比、流场细节分析以及力系数分布对比。计算结果表明:翼型前缘结冰后,导致翼型前缘气流提前分离,最大升力系数、失速攻角大幅减小,阻力系数明显增加;冰型计算结果与义献中的实验冰型结果符合良好,满足工程应用要求。关键词:翼型;水滴撞击;结冰模拟;气动力特性中图分类号:V211文献标识码:ANumericalSimulationCheckandAnalysisofIceAccretiononAirfoilKongManzhao。PuHongbin(TheFirstAircraftInstitute,AviationI
3、ndustryCorporationofChina,Xi’an710089,China)Abstract:TheiceaccretioncodeFENSAP—ICEisusedtosimulateflowcharacteristic,waterimpingementandicegenerationofNACAO012airfoil.Besides,theaerodynamiccharacteristicsoftheairfoilbeforeandaftericingarecompared,suchasliftchar
4、acteristic,dragcharacteristic,flowfielddetailanalysesandpressurecoefficient.Thecalculationresultsindicatethaticingofairfoilleadingedgeresultedintheflowseparationinairfoilleadingedgeinadvance,moreover,maximumliftcoefficientandstallanglereduceddramaticallyaswella
5、sdragcoeffi—cientincreasedobviously.Thecalculatediceshapesagreewellwiththeexperimentalresults,whichreferredbyliteraturesandthepredictedresultsaresatisfiedwithengineeringapplications.Keywords:airfoil;waterimpingement;iceaccretionsimulation;aerodynamiccharacteris
6、tics用_1]。加拿大的FENSAP—ICE软件是目前较为0引言先进的结冰预测软件,具有复杂构型的三维结冰计飞机在穿越含有过冷水滴的云层时,表面会出算能力,结冰模型考虑了壁面粗糙度以及水膜流动现结冰现象。主要升力部件(机翼、尾翼)结冰,会等因素对结冰过程的影响[3]。本文应用FEN—严重地破坏其气动外形,对飞行安全造成很大的sAP—ICE软件对NACA一0012翼型进行结冰计算,威胁。并与冰型试验数据进行对比。随着计算流体力学的发展,飞机结冰的数值模1结冰计算原理及过程拟计算取得了很大的进展,常规的冰型计算结果和冰
7、风洞试验得到的冰型结果已经较好地吻合,满足利用FENSAP—ICE软件求解飞机结冰过程主工程应用要求。而考虑超大过冷水滴、冻雨以及存要分三个步骤:首先,使用FENSAP模块求解可压在水膜流动情况的结冰已经在数值计算中应(或不可压)N—S方程或者欧拉方程,得到飞机的外流场;然后,使用DROP3D模块求解水滴运动的欧拉方程,计算水滴的撞击特性;最后,使用ICE3D收稿日期:201]一O413;修回日期:2011-0505结冰模块求解冰型的增长过程。通信作者:孔满昭,kmz@mail.nwpu.edu.cn求解N-S方程,
8、采用Spalart—Allmaras一方程航空工程进展第2卷湍流模型无量纲湍流粘性的输运方程如下:示。在同样的速度和攻角下,进行了不同温度的结dw冰试验。温度对冰型产生重要影响,不同结冰温度—cb(1一ftz)s+{(·[(+)]+决定了不同的结冰速率,直接决定了冰型类型。一般来说,温度越低,结冰速率越快,水滴撞击到物面cb2()一Cwl一)(
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