混合相结冰条件下多段翼的撞击黏附与积冰的数值模拟

随着飞机结冰问题研究的深入,混合相结冰问题已经成为研究热点。本文使用了阻力模型、黏附模型和结冰热力学模型来计算混合相结冰条件下的准三维多端翼的结冰情况。首先对多段翼进行了网格划分和空气流场计算。然后进行了数值模拟计算,分析了混合相结冰条件下冰晶的撞击、黏附和积冰特征。结果表明,在本研究的条件下,冰晶的黏附质量流量很高,会对飞行安全造成威胁,并且冰晶在溢流水区域也会发生黏附。此外,随着液态水含量(Liquid water content,LWC)与总水含量(Total water content,TWC)比值的升高,冰晶更容易黏附在表面并参与表面结冰。

考虑侵蚀效应的冰晶/混合相结冰计算方法

航空发动机内部摄入冰晶并发生结冰,是造成航空发动机损伤和动力损失的重要原因。开展冰晶/混合相结冰计算方法研究,系统分析冰晶结冰物理模型是研究航空发动机内部结冰过程,保证飞行适航安全的主要途径之一。围绕冰晶/混合相结冰计算,建立了拉格朗日框架下,涵盖冰晶运动-传热传质、冰晶粘附、混合相结冰相变、冰晶侵蚀等多个物理现象的完整冰晶/混合相结冰数值计算方法,基于NNWICE结冰平台开发了相应计算程序。以NACA0012翼型及二维冠状圆柱为对象,模拟了不同来流条件及云雾条件下所结冰形,并与试验结果对比,验证了所建立计算方法的有效性,分析得到了来流温度与液态水含量/总水含量在混合相条件和冰晶覆水条件下对结冰的影响规律;对比有无侵蚀效应计算结果,验证了冰晶侵蚀效应对结冰的重要影响。相关工作为进一步发展航空发动机结冰数值模拟计算奠定了工作基础。

翼面结冰过程中的冰晶运动相变与黏附特性

冰晶的运动、相变、黏附现象广泛存在于航空发动机内部结冰过程中,开展相应的计算方法研究,系统分析冰晶运动相变与黏附特性是研究发动机内部结冰、保证飞行安全的迫切需求。针对冰晶运动相变及黏附特性计算,建立了拉格朗日框架下冰晶运动-传热传质耦合的数值计算方法,分析了基于Monte Carlo方法的冰晶撞击与黏附收集系数计算方法,基于NNWICE平台开发了相应的计算程序。以NACA0012翼型为对象,计算研究了扁椭球状、六角平板状和长椭球状3种非球状冰晶颗粒与球状冰晶的运动、传热传质过程,系统分析了来流温度等参数对冰晶黏附特性的影响,得到了冰晶形状对冰晶运动轨迹和融化过程的影响规律及来流总温与液态水含量/总水含量(LWC/TWC)对冰晶黏附特性的影响规律。相关工作为进一步分析混合相结冰数值模拟计算奠定了工作基础。