机翼混合相冰晶结冰现象的数值研究

作     者：钟富豪 刘森云 刘秀芳 代欣波 陈佳军 苗庆硕 易贤 侯予 ZHONG Fuhao;LIU Senyun;LIU Xiufang;DAI Xinbo;CHEN Jiajun;MIAO Qingshuo;YI Xian;HOU Yu

作者机构：西安交通大学能源与动力工程学院西安710049 中国空气动力研究与发展中心结冰与防除冰重点实验室四川绵阳621000 西安交通大学深低温技术与装备教育部重点实验室西安710049 

基　　金：国家自然科学基金资助项目(52076164) 国家科技重大专项资助项目(J2019-Ⅲ-0010-0054) 结冰与防除冰重点实验室开放课题资助项目(IADL20220107) 

出 版 物：《西安交通大学学报》 (Journal of Xi'an Jiaotong University)

年 卷 期：2024年第58卷第10期

页      码：168-177页

摘      要：为探究冰晶与过冷水滴共存时的混合相结冰特性,基于FENSAP-ICE结冰计算平台,以NACA0012翼型为研究对象,采用阻力系数对非球形冰晶的运动过程进行修正,考虑了冰晶黏附效应和侵蚀效应的影响,建立了欧拉框架下冰晶运动、碰撞、黏附、结冰和侵蚀全物理过程的混合相结冰数值计算方法。分析了冰晶质量浓度(ice water content,IWC)、液态水质量浓度(liquid water content,LWC)以及冰晶黏附和侵蚀效应对结冰形态和结冰厚度的影响规律,对比了NTI和NRC两种冰晶黏附模型的适用条件。研究结果表明:当总水含量(total water content,TWC)一定时,随着冰水含量比IWC与LWC之比的增加,结冰覆盖面积逐渐减小,最大结冰厚度先增大后减小,冰形由冠状逐渐变为尖角状,当IWC与LWC分别为0.4 g·m^(-3)和1.0 g·m^(-3)时,驻点处的结冰厚度达到最大值;对于高IWC工况,NRC黏附模型的驻点结冰厚度更接近实验结果,误差为7.2%;对于低IWC工况,NTI模型与NRC模型的驻点结冰厚度接近;侵蚀作用主要影响翼型驻点附近的区域,IWC或LWC的增大均会加剧侵蚀效应。研究可为飞行器高效防除冰系统的设计提供理论依据。

主 题 词：混合相 冰晶结冰 黏附 侵蚀 数值模拟 

学科分类：080103[080103] 08[工学] 080104[080104] 0801[工学-力学类] 

核心收录：

D　O　I：10.7652/xjtuxb202410015

馆 藏 号：203143381...