翼型表面粗糙度对结冰的影响分析

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1、第3卷第2期航空工程进展VoI．3NO．22O12年5月ADVANCESINAERONAUTICALSCIENCEANDENGINEERINGMay2012文章编号：16748190(2012)02—156—06翼型表面粗糙度对结冰的影响分析霍西恒，常士楠(1．上海飞机设计研究院环控氧气系统设计研究部，上海200232)(2．北京航空航天大学航空科学与工程学院，北京100191)摘要：飞机的结冰表面出现微小的凹凸不平，即形成所谓的粗糙度，对飞机气动性能产生一定的影响。在考虑表面粗糙度时，针对对流换热系数的计算建立了热力学模型，同时对只有单个粗糙微元的表面进行了流场

2、计算和表面对流换热效果分析；然后利用边界层积分方法，对某一翼型光滑表面和不同程度的粗糙表面分别进行了流场计算、对流换热系数计算以及结冰冰形的模拟仿真。结果表明：结冰表面粗糙度很大程度增强了表面的对流换热效果，导致在翼型前缘位置结冰厚度更大、冰角突出更为明显并且距离驻点区域更近。关键词：粗糙度；对流换热；粗糙微元；冰形中图分类号：V211文献标识码：AAnalysisofWingSurfaceRoughnessInfluenceonIcingAccretionHuoXiheng，ChangShinan。(1．EnvironmentControlandOxygenSy

3、stemDesignDepartment，ShanghaiAircraftDesignandResearchInstitute，Shanghai200232，China)(2．SchoolofAeronauticScienceandEngineering，BeijingofUniversityAeronauticsandAstronautics，Beijing100191，China)Abstract：Thereareslimunsmoothicingsurfacesofaircraft，i．e．so—called“roughness”isformed，which

4、willproducecertaininfluencesontheaerodynamicperformancesofaircraft．Themodelofconvectiveheat—transfercoefficientissetupwithsurfaceroughnessbeingconsidered，andthentheflowfieldandtheconvectiveheat—transfercoefficientdistributionarecalculatedforthesurfacewithasingleroughnesselement．Theint

5、egralboundarylayersolutionisdevelopedtOaccountforsurfaceroughnessinthecalculationoftheconvectiveheat—transfercoefficientforatwodimensionalairfoil．Atlasttheiceshapesimulationiscarriedoutinthesmoothandroughnesssurfacerespectively．Theresultsshowthattheconvectiveheat—transferisenhancedver

6、ywellandthciceaccretionisaffectedevidentlyduetosurfaceroughnessattheleadingedge．Keywords：roughness；convectiveheat—transfer；roughnesselement；iceshape流动换热机理至今还没有完全清楚的认识，对于结0引言冰过程中所遇到的各种现象仍在进行不断深入的研究]。飞机结冰问题的研究始于2O世纪2O年代后在结冰过程中，由于各种因素的作用结冰表面期和3O年代早期，结冰使得飞机部件表面形状改出现微小的凹凸不平，即形成所谓的粗糙度，影响变从而

7、对飞机气动性能产生影响，但是由于结冰条到局部的对流换热速率、水滴收集系数及表面的摩件的多样性、结冰过程的复杂性，人们对于结冰的擦系数等，而这些变化反过来又影响到冰的增长方式，因此他们之间相互影响相互作用，表面粗糙度收稿日期：201卜1116；修回Et期：2011-1224对于边界层的形成也产生重要的影响。通信作者：霍西恒，huoxiheng@corllac．cc结冰初期引起的表面粗糙度变化对局部流场第2期霍西恒等：翼型表面粗糙度对结冰的影响分析和换热产生巨大的影响，这些因素又直接影响着后结冰表面的动能；从结冰表面带走的热流主要有结续冰形的形成。Anderson和S

8、hinl1