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。