过冷大水滴条件下机翼结冰数值仿真-论文.pdf

《过冷大水滴条件下机翼结冰数值仿真-论文.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第31卷第9期计算机仿真2014年9月文章编号：1006—9348(2014)09—0051—05过冷大水滴条件下机翼结冰数值仿真吴佩佩，朱春玲，刘文平，王正之(1．南京航空航天大学航空宇航学院，江苏南京210016；2．中航飞机汉中飞机分公司，陕西汉中723213)摘要：机翼结冰问题研究对于飞机防冰系统的设计和优化至关重要。在机翼结冰数值仿真中，由于过冷大水滴冻结过程中存在水滴破碎、飞溅、反弹等现象，传统方法计算水收集系数存在误差，难以准确预测结冰冰形。为解决上述问题，建立了机翼结冰过程中过冷大水滴的运动模型，通过引入判断参数仿真水滴破碎，撞击物面

2、后飞溅、铺展等物理过程，对机翼结冰进行了数值仿真。仿真结果表明，利用上述改进方法计算大水滴机翼结冰准确性较好，并且随着水滴直径的增大，撞击表面的水收集系数越大，结冰冰型越厚。但是水滴直径达到一定尺寸后，水滴收集系数变化不大，冰型几乎不变。关键词：飞机结冰；过冷大水滴；水收集系数；韦伯数中图分类号：V231．3文献标识码：BNumericalSimulationofAircraft,IcingunderSupercooledLargeDropletConditionsWUPei-pei，ZHUChun-ling，SUN；WANGZheng-zhi(1．

3、CollageofAerospaceEngineering，NanjingUniversityofAeronauticsandAstronautics，NanjingJiangsu210016，China；2．HanzhongBranchofAVICAircraftIndustryCorporation，HanzhongJiangsu723213，China)ABSTRACT：Aircrafticingresearchisveryimportantforthedesignandoptimizationofanti—icingsystems．Inthe

4、simulationoficingonanairfoil，becauseoftheexistenceofsupercooledlargedroplet(SLD)breakup，splashingandbouncing，thetraditionalmethodwouldcalculateinaccuratewatercollectioncoeficientandiceshape．Thusinthispaper，theSLDmathematicalmodelwasestablishedintheairfoilicingprocess．Byadopting

5、thejudgingparameters，theairfoilicingprocessincludingthebreakup，splashingandbouncingofSLDwassimulated．Theresultsindicatethatthemethodinthispaperisfeasibleandwhendropletsbecomelarger，thecollectioncoeficientisbiggerandtheicelayerbecomesthicker．Butwhenthesizeofdropletreachesacertai

6、nvalue，thecollectioncoeficientandtheicethicknesshardlychange．KEYWORDS：Aircrafticing；Supercooledlargedroplet；Collectioneficiency；Webernumberl引言生飞溅等物理现象，冻结的机理易于分析。经过多年研飞机在结冰气象条件下飞行时，云层中大量的过冷水滴究，目前国内外对该直径范围的小水滴的机翼结冰已形成较会撞击到机翼表面，形成结冰。飞机结冰对其安全飞行带来为系统的研究。而对于过冷大水滴(50—2001~m)，不仅冻结严重威胁，

7、近年来因为飞机结冰引发的航空事故并不少见。过程复杂，而且还存在着水滴破碎、反弹、二次撞击等现飞机结冰数值仿真作为研究飞机结冰的主要手段，保证其精象j。大水滴的破碎和飞溅会使水滴的直径和机翼表面的度对于合理设计防冰系统十分重要。近年来随着过冷大水水收集系数分布发生改变，从而影响生成的冰型。滴结冰事故的出现，如何准确预测大水滴结冰冰形成为研究因此，传统计算小水滴机翼结冰的方法对于大水滴撞击的重点。结冰已不再适用。国外在20世纪5O年代就开始对大水滴对于直径相对较小的过冷水滴(5-50tzm)通常假设其为进行了研究_4j。Lane提出了用标准韦伯数模型判断

8、水滴破刚性球形颗粒。在运动中不发生变形，水滴既不破碎也不凝碎。Wolfe和Andersen提出两类阻力影响下