水滴撞击倾斜非Newton除冰液液膜动力学行为特性数值研究

为了探究降雨天气下水滴撞击除冰液液膜后引发的非Newton动力学行为,耦合相界面控制方程及组分输运方程,构建了多相、多组分、多体系耦合作用的液滴撞击非Newton液膜的动力学行为模型.开展了水滴撞击除冰液液膜非稳态演化行为特性数值研究,以实验结果验证并修正了模型.此外,进一步分析了除冰液的剪切稀化特性和斜面坡度对撞击过程的影响机制.研究结果表明:液滴撞击倾斜液膜后会产生非对称的液冠,而除冰液非Newton特性引发的黏度差异进一步导致撞击后的非对称运动;在液冠的形成过程中,除冰液被带离液膜,与水分的稀释效应共同降低了液膜的黏度;坡度的增加限制了水滴在液膜上游的作用范围,促进了下游液冠的生长进而加快了除冰液的脱离,因此液膜在下游的黏度显著降低.

水滴撞击非牛顿除冰液液膜动力学行为特性数值研究

冻雨天气下,过冷大水滴撞击到除冰液液膜后会发生溅射、铺展、互溶等物理过程,除冰液液膜温度降低、浓度下降,液膜冰点上升、黏度下降,引发液膜滑落脱离,大幅缩短防冰保持时间。本文针对冻雨天气下飞机除冰液液膜失效行为开展数值研究,基于流体体积法,并结合组分输运方程,构建了多相、多组分、多体系、多场耦合的水滴撞击非牛顿除冰液液膜的动力学行为模型。基于该数值模型,研究了水滴撞击非稳态过程的动力学行为以及液膜的稀释、降粘等非牛顿流变特性。研究表明:液膜初始浓度越高,对水滴液冠生长抑制程度越大,撞击后水滴的铺展直径越小,水滴和除冰液液膜的碰撞区域的水分输运迁移现象越明显,除冰液液膜在剪切稀释和浓度降低的耦合作用下,黏度下降幅度越明显;水滴初始直径越大,水滴对液膜的作用范围越大,液膜黏度下降幅度越大;水滴的下落撞击速度越大,水滴在液膜内组分迁移速度越快,液膜黏度损耗越明显。