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飞机气动除冰系统试验研究
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作者 陈磊 王榆淞 +3 位作者 张军 孔冰娜 朱程香 《南京航空航天大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期300-306,共7页
气动除冰技术具有能耗低、可靠性高的优点,广泛应用于小型商用飞机以及通用航空飞机。研究不同参数对气动除冰效果的影响,是飞机气动除冰系统设计和优化的基础。本文通过对气囊膨胀高度的研究,发现充气时间3 s、充气气压0.2 MPa是实现... 气动除冰技术具有能耗低、可靠性高的优点,广泛应用于小型商用飞机以及通用航空飞机。研究不同参数对气动除冰效果的影响,是飞机气动除冰系统设计和优化的基础。本文通过对气囊膨胀高度的研究,发现充气时间3 s、充气气压0.2 MPa是实现气囊最佳膨胀高度的条件。在此基础上,先后在地面冷环境以及结冰风洞中建立气动除冰系统试验平台,开展了不同参数对气动除冰效果的试验研究。试验结果表明,充气时间、充气气压、气囊宽度及结冰温度对除冰率均有一定程度的影响。并且,要想实现最好的气动除冰效果,靠近前缘驻点的气囊需达到一定宽度。此外,相较于霜冰,明冰的除冰效果更佳。 展开更多
关键词 飞机结冰 气动除冰 膨胀高度 除冰率 风洞试验
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电加热防/除冰过程中溢流水再冻结数值模拟
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作者 刘小暄 朱春玲 +1 位作者 朱程香 曹岩 《南京航空航天大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期281-290,共10页
当飞机飞行过程中遇到结冰工况时,为保证飞机的飞行安全以及气动性能,常使用热防护方法作为飞机防除冰的重要手段。本文通过使用共轭耦合方法建立了机翼内部多层导热与水膜流动的耦合计算模型,并针对电加热防除冰过程进行了一系列数值... 当飞机飞行过程中遇到结冰工况时,为保证飞机的飞行安全以及气动性能,常使用热防护方法作为飞机防除冰的重要手段。本文通过使用共轭耦合方法建立了机翼内部多层导热与水膜流动的耦合计算模型,并针对电加热防除冰过程进行了一系列数值模拟计算。研究选取了可进行非稳态计算的Myers水膜模型,电加热组件导热模型则采用有限体积法隐式离散进行计算,水膜模型与导热模型通过交换边界值的共轭传热方法实现松耦合。研究发现在电加热防除冰过程中,由于积冰融化和水膜流动会产生溢流水再冻结现象。对电加热系统开启后期的积冰外形进行了流场计算与气动分析,发现机翼上下翼面溢流水冻结部位会对流场产生扰动。通过Q准则判断积冰后侧产生了涡结构,对比未发生结冰的干净翼型,机翼前缘位置溢流水冻结导致压力系数曲线发生较大震荡,因此溢流水再冻结问题影响了机翼的气动性能,未能使电加热防除冰系统达到理想的防护效果。 展开更多
关键词 飞机防/除冰 电加热防除冰 耦合传热 非稳态导热
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风力机叶片翼型的结冰数值模拟研究 被引量:41
3
作者 朱程香 王珑 +2 位作者 孙志国 付斌 朱春玲 《空气动力学学报》 EI CSCD 北大核心 2011年第4期522-528,共7页
研究了风力机叶片翼型的结冰数值模拟方法,及翼型结冰后对其气动性能的影响。求解雷诺平均N-S方程,引入k-ωSST湍流模型封闭方程,获得风力机叶片流场;采用拉格朗日法计算风力机叶片翼型周围的水滴运动轨迹,同时考虑了多尺寸水滴分布的影... 研究了风力机叶片翼型的结冰数值模拟方法,及翼型结冰后对其气动性能的影响。求解雷诺平均N-S方程,引入k-ωSST湍流模型封闭方程,获得风力机叶片流场;采用拉格朗日法计算风力机叶片翼型周围的水滴运动轨迹,同时考虑了多尺寸水滴分布的影响,获得翼型表面的局部水收集系数分布;根据质量守恒和能量守恒原理,计算翼型表面的各项热流,获得翼型表面的结冰速率和结冰冰形;考虑到翼型结冰是时间的动态函数,采用多时间步长法完成结冰数值模拟。计算了风力机叶片翼型在不同环境条件和气象条件下的结冰冰形,同时模拟了风力机翼型结冰后周围流场的变化,并与干净翼型的气动特性进行了对比。结果表明,环境温度较高时形成的明冰对翼型气动性能的影响较大,结冰导致翼型升力下降,升阻比减小,最大减小幅度达到61%,同时结冰后的翼型会提前进入失速区,导致桨叶气动性能恶化。 展开更多
关键词 风力机 翼型结冰 多尺寸分布 多时间步长 气动特性
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水滴多尺寸分布对水滴撞击特性和结冰增长的影响 被引量:14
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作者 朱程香 孙志国 +1 位作者 付斌 朱春玲 《南京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第5期620-624,共5页
水滴直径是影响水滴撞击特性的重要参数,而撞击特性在很大程度上影响结冰冰形,因此,在结冰数值模拟中,如何合理选取水滴分布模型,对于保证计算精度有重要意义。本文基于求解雷诺时均N-S方程获得的流场结果,采用拉格朗日法计算水滴撞击特... 水滴直径是影响水滴撞击特性的重要参数,而撞击特性在很大程度上影响结冰冰形,因此,在结冰数值模拟中,如何合理选取水滴分布模型,对于保证计算精度有重要意义。本文基于求解雷诺时均N-S方程获得的流场结果,采用拉格朗日法计算水滴撞击特性,并采用Messinger模型进行结冰增长模拟,研究了水滴直径、水滴多尺寸分布对水滴撞击特性和结冰冰形的影响。结果表明,水滴的多尺寸分布对于结冰数值模拟结果具有重要影响,采用Langmuir D分布能够满足数值模拟精度要求。 展开更多
关键词 数值模拟 飞机结冰 水滴撞击特性 多尺寸分布 冰形
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风力机防冰热载荷计算 被引量:10
5
作者 朱程香 付斌 +1 位作者 孙志国 朱春玲 《南京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第5期701-706,共6页
采用一种新的基于压力和剪切力的溢流水流量计算方法进行部件表面防冰热载荷数值模拟。求解雷诺平均N-S方程,嵌入k-ωSST湍流模型获得空气流场;欧拉法求解水滴质量和动量守恒方程,获得部件周围水滴速度分布和表面水滴撞击特性;基于传统... 采用一种新的基于压力和剪切力的溢流水流量计算方法进行部件表面防冰热载荷数值模拟。求解雷诺平均N-S方程,嵌入k-ωSST湍流模型获得空气流场;欧拉法求解水滴质量和动量守恒方程,获得部件周围水滴速度分布和表面水滴撞击特性;基于传统的Messinger控制容积思想,分析控制体的各项热流,建立质量守恒和能量守恒方程,引入溢流水质量流量计算方程,封闭控制方程,求解方程组获得表面所需的防冰热载荷。采用本文提出的新的流量计算方法获得了NACA0012翼型表面的结冰冰形,并与试验数据进行对比,说明了流量计算方法的正确性。计算分析了不同条件下表面的防冰热载荷分布,结果表明,工作风速和液态水含量的变化既影响了防冰热载荷大小,也影响了溢流范围,而工作温度仅影响防冰热载荷,水滴平均容积直径仅影响溢流范围。 展开更多
关键词 防冰热载荷 溢流水流量计算 压力 剪切力 Messinger模型
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谐振式飞机结冰探测传感器仿真及实验研究 被引量:5
6
作者 王岩 王渊 +1 位作者 朱程香 朱春玲 《南京航空航天大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第2期267-273,共7页
为实现飞机表面积冰厚度非接触式高精度测量,建立压电传感器、铝板及冰层组成的有限元仿真模型,通过机电阻抗分析法研究了飞机结冰厚度对系统谐振频率及阻抗的影响规律,获得压电传感器设计参数;搭建地面冷环境实验平台,采用阻抗分析仪... 为实现飞机表面积冰厚度非接触式高精度测量,建立压电传感器、铝板及冰层组成的有限元仿真模型,通过机电阻抗分析法研究了飞机结冰厚度对系统谐振频率及阻抗的影响规律,获得压电传感器设计参数;搭建地面冷环境实验平台,采用阻抗分析仪测量不同结冰温度和积冰厚度作用下的系统谐振频率。结果表明:基于压电传感器的谐振探测法能够有效测量基体表面0.2~5 mm厚度的冰层,可有效测量不同温度下积冰厚度;系统谐振频率与结冰温度及基体表面结冰厚度成反比关系,而系统电阻抗与结冰厚度成正比关系。 展开更多
关键词 压电传感器 阻抗分析 飞机结冰 谐振频率 结冰探测
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超声导波技术用于飞机结冰探测的实验研究 被引量:13
7
作者 赵伟伟 朱春玲 +1 位作者 陶明杰 朱程香 《压电与声光》 CAS CSCD 北大核心 2018年第2期269-275,共7页
能有效地探测到由云层中的过冷水滴引起的飞机结冰是飞机安全飞行的必要保障。该文以超声导波和结构健康技术在3种传感器布局方式下,对所监控区域的结冰情况进行图像重构。实验结果表明,在圆形布局下结冰图像重构质量较好;在平行布局下... 能有效地探测到由云层中的过冷水滴引起的飞机结冰是飞机安全飞行的必要保障。该文以超声导波和结构健康技术在3种传感器布局方式下,对所监控区域的结冰情况进行图像重构。实验结果表明,在圆形布局下结冰图像重构质量较好;在平行布局下,也能在平行线中心附近较好地反映结冰情况;在机翼布局下,能检测到结冰存在,并且能大致反映结冰程度最严重的区域。该文还利用了S0模态截断思想,能减小水或其他液体对重构图像质量的影响。 展开更多
关键词 飞机结冰 超声导波 结冰探测
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翼型曲面的压电振动除冰方法研究 被引量:3
8
作者 苗波 朱春玲 +2 位作者 朱程香 张慧君 付斌 《实验流体力学》 CAS CSCD 北大核心 2016年第2期46-53,共8页
以缩比后的翼型前缘曲面为研究对象,对压电振动除冰的方法进行了理论和实验研究。针对翼型曲面的特殊性,以有限元模型导出的翼型截面离散点为基础,设计了针对翼型曲面和不同压电元件尺寸下的压电元件可贴区域的求解算法,并通过五点共圆... 以缩比后的翼型前缘曲面为研究对象,对压电振动除冰的方法进行了理论和实验研究。针对翼型曲面的特殊性,以有限元模型导出的翼型截面离散点为基础,设计了针对翼型曲面和不同压电元件尺寸下的压电元件可贴区域的求解算法,并通过五点共圆法和四点共圆法的理论思想得出翼型曲面各点切法向矢量的求解算法。针对翼型曲面研究了压电元件的布局规律。结果表明,翼型曲面结构下,压电元件的激励效果随着间距的增大而减弱,压电元件布置在振型波峰位置附近有最佳的激励效果。在粘贴接触面积一定的前提下,激励效果随着相对贴片数量的增加而减弱,而压电元件的贴片集中度越高,激励效果越好。实验得到了较好的除冰效果,验证了布局方式的可行性,同时除冰功率最大为69.77W·m^(-2),低于电热除冰系统所需功耗。 展开更多
关键词 翼型曲面 压电 振动 除冰 布局方式
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平板压电除冰系统中压电元件排布规律研究 被引量:3
9
作者 苗波 朱春玲 朱程香 《空气动力学学报》 CSCD 北大核心 2016年第6期732-737,共6页
针对压电振动除冰方法在工程上的可用性,以平面铝板为研究对象,采用有限元模型和结构动力学分析的方法,对平板压电除冰系统中压电元件的排布规律进行了研究。以平板长度方向上的截面为研究对象,用有限元分析方法研究了二维压电耦合模型... 针对压电振动除冰方法在工程上的可用性,以平面铝板为研究对象,采用有限元模型和结构动力学分析的方法,对平板压电除冰系统中压电元件的排布规律进行了研究。以平板长度方向上的截面为研究对象,用有限元分析方法研究了二维压电耦合模型的模态振型,选取了长度方向上三阶模态振型为最佳除冰模态振型,并以此振型为后续三维模型的基础振型。针对压电元件数量、压电元件相对贴片数量和压电元件贴片集中度这三个不同的排布参数,利用三维压电耦合有限元模型,以冰层与平板交界面处的弹性应变作为激励效果的直接体现参数,仿真分析了压电元件在平板宽度方向上的排布规律。仿真结果表明:压电元件在宽度方向上排布在中间位置和边缘位置,对结构均具有较好的激励效果,压电元件的布局要避开宽度方向上弹性应变较小的位置,因此对于分布在平板宽度方向边缘的压电元件,仍然可以在目标结冰区激励出较强的振动效果;在相同的接触面积下,减小压电元件的相对贴片数量,提高压电元件的贴片集中度,均可以提高压电元件对平板的激励效果,因此在实际应用中,在尺寸和粘接结构情况允许的情况下,尽可能选择尺寸较大的压电元件;并且当曲面上压电元件的贴片范围被限制的情况下,适当提升某一方向上压电元件贴片集中度,可以提高对平板结构的激励效果。灵活结合压电元件排布规律,可以设计出可行的压电元件排布方式,为压电除冰系统的工程研究提供借鉴和参考。 展开更多
关键词 压电 除冰 平板 排布 有限元 振动 弹性应变
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基于遗传算法优化神经网络的结冰环境中MVD和LWC预测 被引量:2
10
作者 李扬 王逸斌 +1 位作者 朱春玲 朱程香 《南京航空航天大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第2期282-290,共9页
水滴平均体积直径(Mean volumetric diameter,MVD)和液态水含量(Liquid water content,LWC)是两个影响飞机结冰的重要气象参数,但在实际中难以准确测得,如果能够实时、准确地获取这两个参数可以为积冰预测和飞机适航认证标准的建立提供... 水滴平均体积直径(Mean volumetric diameter,MVD)和液态水含量(Liquid water content,LWC)是两个影响飞机结冰的重要气象参数,但在实际中难以准确测得,如果能够实时、准确地获取这两个参数可以为积冰预测和飞机适航认证标准的建立提供一些指导。文中提出了一种基于遗传算法优化神经网络的结冰气象参数预测模型。以不同测点组合的冰厚和结冰速率、环境温度、飞行速度和机翼迎角为输入参数,结冰气象参数MVD和LWC为输出参数,构建遗传算法优化的结冰气象参数预测模型,并通过预测模型对数值计算测试组数据和结冰风洞实验数据的结冰气象参数进行预测。结果表明,基于遗传算法优化Elman神经网络的预测模型对结冰气象参数的测试组预测相对误差在10%以内,实验数据相对误差在20%以内,该方法具有一定的可行性。 展开更多
关键词 机翼结冰 结冰气象参数 神经网络 预测 遗传算法
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飞机结冰数值仿真软件开发 被引量:2
11
作者 孙志国 朱程香 朱春玲 《计算机仿真》 CSCD 北大核心 2012年第4期104-107,111,共5页
飞机结冰识别精度问题,针对结冰软件在模块集成和面向用户方面的特点,为了改善结冰性能的仿真计算,提高计算效率,研究了适用于结冰软件的开发方法,引入动态链接库思想和混合语言编程技术,将整个结冰计算过程实现模块化编程,并将各个模... 飞机结冰识别精度问题,针对结冰软件在模块集成和面向用户方面的特点,为了改善结冰性能的仿真计算,提高计算效率,研究了适用于结冰软件的开发方法,引入动态链接库思想和混合语言编程技术,将整个结冰计算过程实现模块化编程,并将各个模块转化为单独的动态链接库文件。根据MFC框架编写了控制模块计算的仿真平台,在平台中实现了数据存储、模块通信、结果显示等功能,同时引入了两种执行方式以适应多步长冰层增长的仿真。选取了NACA 0012翼型为计算模型,测试了所开发软件的计算能力,发现软件能够稳定地反复自动执行各个模块。研究发现,改进方法不仅提高了计算效率,而且各个模块程序也便于独立更新,同时很好地验证了结冰预测冰层增长的有效性和识别精度。 展开更多
关键词 飞机结冰 结冰软件 动态链接库 系统仿真 结冰冰形
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超声速固体粒子侵蚀的欧拉模型 被引量:1
12
作者 王正之 朱春玲 +1 位作者 朱程香 付斌 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第12期1367-1372,共6页
利用计算流体力学(CFD)技术,引入粒子容积分数的概念,基于欧拉两相流模型,计算超声速飞行器侵蚀表面粒子速度和容积分数分布,模拟侵蚀后的三维表面外形。以超声速计算结果为基础,针对现有拉格朗日法计算侵蚀后退率的局限性,推导出适用... 利用计算流体力学(CFD)技术,引入粒子容积分数的概念,基于欧拉两相流模型,计算超声速飞行器侵蚀表面粒子速度和容积分数分布,模拟侵蚀后的三维表面外形。以超声速计算结果为基础,针对现有拉格朗日法计算侵蚀后退率的局限性,推导出适用于欧拉模型的计算公式。采用本文的数值模拟方法,模拟侵蚀后飞行器的外形,并与实验结果进行对比,验证了本文方法的正确性。计算和分析了不同环境参数对侵蚀量的影响,结果表明,马赫数和粒子容积分数对侵蚀量有较大影响,而粒子容积分数不变的情况下,粒子直径对侵蚀量影响不大。 展开更多
关键词 粒子侵蚀 超声速飞行器 粒子容积分数 数值模拟 计算流体力学
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基于曲面重构的飞机三维结冰数值模拟计算 被引量:3
13
作者 王红兵 王正之 +3 位作者 田甜 朱春玲 朱程香 赵宁 《科学技术与工程》 北大核心 2019年第9期259-265,共7页
在飞机结冰数值模拟中,采用多时间步长法可以准确模拟实际结冰情况。首先给出了三维结冰数值模拟方法,通过求解N-S方程计算空气流场、采用欧拉法计算水滴轨迹、求解质量和能量守恒方程计算结冰增长。对结冰后的结果数据进行重组,建立新... 在飞机结冰数值模拟中,采用多时间步长法可以准确模拟实际结冰情况。首先给出了三维结冰数值模拟方法,通过求解N-S方程计算空气流场、采用欧拉法计算水滴轨迹、求解质量和能量守恒方程计算结冰增长。对结冰后的结果数据进行重组,建立新的拓扑关系,采用非均匀双三次B样条曲面重构算法重构冰形曲面,得到几何模型,实现飞机三维结冰的多时间步长数值模拟。比较了单时间步长和多时间步长的计算结果;并与冰风洞试验数据及LEWICE预测数据进行对比,分析了不同时间步长对结冰外形的影响,得到了表面水收集系数随着时间的变化规律。结果表明,随着时间步长的不断缩小,水收集系数在机翼上表面不断增加,影响冰形的增长。时间步长越小,计算结果越接近试验数据,验证了曲面重构算法的正确性,说明多时间步长在结冰数值模拟方法中的优越性。 展开更多
关键词 飞机结冰 三维结冰计算 时间步长 曲面重构
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风驱动下平板水膜表面波动特性实验研究 被引量:2
14
作者 胡玖琦 王敬鑫 +3 位作者 朱春玲 朱程香 赵宁 刘森云 《南京航空航天大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第2期259-266,共8页
飞机表面在过冷水滴持续撞击下存在未冻结的液态水,液态水在气流驱动下向后发生回流。流动过程中水膜表面波动改变了液体的质量分布,进而影响结冰过程的传热特性。本文针对风速在16.5~45.5 m/s和水膜雷诺数在24.17~96.69范围内,采用了... 飞机表面在过冷水滴持续撞击下存在未冻结的液态水,液态水在气流驱动下向后发生回流。流动过程中水膜表面波动改变了液体的质量分布,进而影响结冰过程的传热特性。本文针对风速在16.5~45.5 m/s和水膜雷诺数在24.17~96.69范围内,采用了数字图像投影(Digital image projection,DIP)技术进行非侵入式测量,观测平板水膜流动中表面波在全视域内波形发展的过程。同时针对视域内的瞬时信号对波动特性进行分析,阐述了气⁃液界面波参数随风速和水膜雷诺数的变化,包括波峰高度、波峰频率、波速和波峰间距等。结果表明,表面波在水膜流动过程中呈现多种形态,风速增大会破坏原有的周期性波动加剧形态变化,流量增加会提高界面稳定性维持周期性波动。对水膜表面波动特性研究有助于揭示水膜流动过程中波形变化的物理机制,用于优化冰形预测和防冰系统设计。 展开更多
关键词 飞机结冰 两相流 水膜表面波动 数字图像投影技术 全视域
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基于成核理论的水温对结冰黏附强度影响研究 被引量:3
15
作者 刘振国 王榆淞 +2 位作者 朱程香 朱春玲 刘森云 《航空工程进展》 CSCD 2022年第2期64-70,共7页
飞机结冰会影响飞行安全,甚至导致严重的飞行事故。研究积冰与基底的黏附强度,可以为飞机防除冰系统的设计提供具体的指标要求。设计剪切黏附力测量实验平台,并利用该平台测量基底在不同冻结用水初始温度下的结冰黏附力;采集水/冰在冻... 飞机结冰会影响飞行安全,甚至导致严重的飞行事故。研究积冰与基底的黏附强度,可以为飞机防除冰系统的设计提供具体的指标要求。设计剪切黏附力测量实验平台,并利用该平台测量基底在不同冻结用水初始温度下的结冰黏附力;采集水/冰在冻结过程中的温度变化,并通过成核理论分析实验现象,着重研究冻结用水的初始温度对黏附强度的影响。结果表明:冻结水温初始温度的增加会促进冰晶成核,进而提高黏附强度。 展开更多
关键词 飞机结冰 剪切黏附强度 成核理论 冻结冰 过冷度
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基于数字图像投影技术的三维液膜流动测量研究 被引量:1
16
作者 宋华振 兆环宇 +4 位作者 朱程香 王正之 田伟 李海星 朱春玲 《实验流体力学》 CAS CSCD 北大核心 2021年第5期106-114,共9页
流体薄膜流动定量测量是分析结冰相变传热过程的必要手段。基于图像处理的数字图像投影技术(DIP)可实现对流体薄膜的非侵入式定量测量。对DIP技术的基本原理、图像互相关算法和标定方法进行了介绍,设计并搭建了DIP测量系统和平板水膜流... 流体薄膜流动定量测量是分析结冰相变传热过程的必要手段。基于图像处理的数字图像投影技术(DIP)可实现对流体薄膜的非侵入式定量测量。对DIP技术的基本原理、图像互相关算法和标定方法进行了介绍,设计并搭建了DIP测量系统和平板水膜流动实验台。DIP测量系统的整体误差在5%以内,证明了系统的可靠性与准确性。在平板水膜流动实验台上开展了一系列水膜流动实验,采用DIP测量系统复原了平板水膜流动的三维全貌。通过测量结果拟合得出平均水膜高度、无量纲水膜高度与水膜雷诺数之间的关系,并与理论推导和文献实验结果进行对比,整体趋势一致。 展开更多
关键词 飞机结冰 水膜 非侵入测量 数字图像投影技术 两相流
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水滴撞击冻结过程的数值模拟研究
17
作者 边庆勇 朱程香 +1 位作者 赵宁 朱春玲 《Transactions of Nanjing University of Aeronautics and Astronautics》 EI CSCD 2023年第2期179-192,共14页
利用发展起来的数值算法模拟了微尺度水滴在冷表面上的撞击冻结过程,采用格子玻尔兹曼通量求解器计算流场,应用相场方法追踪水气界面,基于焓模型确定冰水界面。通过与实验对比水滴在表面上撞击冻结过程中的外形,验证了数值方法的准确性... 利用发展起来的数值算法模拟了微尺度水滴在冷表面上的撞击冻结过程,采用格子玻尔兹曼通量求解器计算流场,应用相场方法追踪水气界面,基于焓模型确定冰水界面。通过与实验对比水滴在表面上撞击冻结过程中的外形,验证了数值方法的准确性与可靠性。本文研究水滴动态冻结过程时考虑了水滴尺度、撞击速度及冷板温度3个因素的影响。结果表明,水滴底部冻结限制了水滴在表面上铺展后的弹跳过程,可能形成帽子状的形态。水滴撞击速度增加,冰层在水滴径向上发展更快,水滴与表面间的传热增强。另外,温度控制着水滴中心的动力学过程,当表面温度更低,水滴可能会在中心出形成凹坑。通过对水滴内部温度分布情况分析可知,热流密度随着离冷表面距离的增加而降低。随着结冰增长,水滴轴线上逐渐降低的温度与冷表面温度呈非线性关系,表面温度越低,由于温差增加,冰层内部的无量纲温度变得越低。 展开更多
关键词 飞机结冰 过冷水滴 撞击 冻结 数值模拟
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复材加热组件一体成型制备及其热/力学性能研究
18
作者 刘建民 黄寅良 +1 位作者 朱程香 朱春玲 《南京航空航天大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第3期515-524,共10页
针对玻纤/环氧复合材料,采用平板硫化机热压成型制备工艺,将预封装的石墨烯加热元件内嵌于复材夹层中,从而制备得到复材加热组件。实验证明,该制备方法对石墨烯复合材料的阻值及发热影响较小,保证了石墨烯加热元件的防/除冰效率。基于... 针对玻纤/环氧复合材料,采用平板硫化机热压成型制备工艺,将预封装的石墨烯加热元件内嵌于复材夹层中,从而制备得到复材加热组件。实验证明,该制备方法对石墨烯复合材料的阻值及发热影响较小,保证了石墨烯加热元件的防/除冰效率。基于复材加热组件,进行了热/力学性能实验和低温除冰实验。实验结果表明,复材加热组件的温升速率随热流密度的增加而增大,并且铺层位置对复材加热组件的温升具有较大影响。在冷环境除冰实验中,环境温度为-20℃,热流密度为0.3 W/cm^(2)时,相较于传统电加热组件,复材加热组件的除冰时间大幅减小,能耗减少约30%,为进一步制备复材加热机翼奠定了基础。 展开更多
关键词 飞机防/除冰 复材加热组件 一体成型 热/力学特性 除冰实验
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Design of an Experimental Set‑up Concerning Interfacial Stress to Promote Measurement Accuracy of Adhesive Shear Strength Between Ice and Substrate 被引量:2
19
作者 WANG Yusong HAN Liang +2 位作者 ZHU Chunling ZHU Chengxiang LIU Zhenguo 《Transactions of Nanjing University of Aeronautics and Astronautics》 EI CSCD 2022年第5期561-568,共8页
Accumulation of ice on airfoils and engines seriously endangers the safety of the fight.The accurate measurement of adhesion strength at the ice-substrate interface plays a vital role in the design of anti/de-icing sy... Accumulation of ice on airfoils and engines seriously endangers the safety of the fight.The accurate measurement of adhesion strength at the ice-substrate interface plays a vital role in the design of anti/de-icing systems.In this pursuit,the present study envisages the evaluation of the stress at the icesubstrate interface to guide the design of experimental set-ups and improve the measurement accuracy of shear strength using the finite element analysis(FEA)method.By considering such factors as the peeling stress,maximum von-mises stress and uniformity of stress,the height and radius of ice and the loading height are investigated.Based on the simulation results,appropriate parameters are selected for the experimental validation.Simulation results show that the peeling stress is decreased by reducing the loading height and increasing the height of ice.Higher ice,increasing loading height and smaller ice radius are found to be beneficial for the uniformity of stress.To avoid cracks or ice-breaking,it is imperative that the ice should be of a small radius and greater height.Parameters including the ice height of 25 mm,radius of 20 mm,and loading height of 9 mm are adopted in the experiment.The results of FEA and the experimental validation can significantly enhance the measurement accuracy of shear strength. 展开更多
关键词 aircraft de-icing adhesive shear strength finite element analysis(FEA) experimental set-up interfacial stress
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HYBRID AIRFOIL DESIGN FOR FULL-SCALE ICE ACCRETION TEST 被引量:2
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作者 郭涛 朱程香 朱春玲 《Transactions of Nanjing University of Aeronautics and Astronautics》 EI 2013年第2期139-144,共6页
A hybrid airfoil inverse design method according to the target pressure distribution and the impingement efficiency is presented.The method is developed to design hybrid airfoils that simulate the droplet impingement ... A hybrid airfoil inverse design method according to the target pressure distribution and the impingement efficiency is presented.The method is developed to design hybrid airfoils that simulate the droplet impingement and ice accretion of full-scale airfoil.Flow field and droplet impingement around the full-scale airfoil are calculated to obtain pressure distribution and impingement efficiency firstly.The Navier-Strokes(N-S)solver is used in flow field calculation to improve calculation precision.The droplet impingement and ice accretion on the airfoil are performed by FENSAP-ICE.Once the target chord or original airfoil is given,the hybrid airfoil geometries can be computed.The designed hybrid airfoil consists of full-scale leading edges and redesigned aft-section.The hybrid airfoil can be tested under full-scale conditions to produce full-scale ice accretion in the exiting icing tunnels which are too small to perform ice accretion testing of full-scale airfoils.Moreover,the ice shapes formed on the full-scale and hybrid airfoils are compared at various attack angles.The results demonstrate that ice shapes between hybrid and full-scale airfoils match well and the developed method is effective. 展开更多
关键词 hybrid airfoil pressure distribution droplet impingement ice accretion
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