結(jié)冰條件下過冷水滴撞擊特性及熱平衡分析.pdf

1、飛機在含有過冷水微滴的云層中飛行時,機身部件如發(fā)動機、機翼和垂尾等,可能會出現(xiàn)結(jié)冰現(xiàn)象。這對于飛機是非常危險的,因為它會改變其原有的氣動外形,使得整機升力下降,阻力增加,操控性變差。開展飛機防冰研究,可以使人們更深入認識結(jié)冰產(chǎn)生的機理,把握結(jié)冰危害飛行安全的規(guī)律,為飛機防/除冰裝置的設計、積冰條件下飛行和操作規(guī)范的制定提供理論基礎。飛機表面水滴撞擊特性的研究以及防冰部件表面溫度的計算,是飛機防冰研究中最基礎的內(nèi)容,本文采用理論分析與數(shù)值

2、計算相結(jié)合的手段,對其進行了一系列的研究,主要包括以下幾點:首先,介紹了用拉格朗日法建立了空氣中過冷水滴的運動方程的具體步驟,研究了機翼表面的水滴撞擊特性,并介紹了采用CFD軟件Fluent計算空氣流場的具體方法,開發(fā)了適用于計算二維翼型和三維機翼的水滴撞擊特性的Fortran程序。其次,研究了飛行速度、水滴直徑、溫度、重力等對水滴撞擊特性的影響,同時得到了過冷大水滴的撞擊特性,并對其實際應用做了相應論述。此外,以某型發(fā)動機帽罩的截面為

3、例,研究了建模方式以及邊界層效應對局部水收集系數(shù)的影響。最后,在流場計算以及對機翼表面的水滴撞擊特性研究的基礎上,本文以目前應用較廣的熱氣防冰系統(tǒng)為研究對象,基于能量平衡原理,考慮傳熱與傳質(zhì)耦合效果和導熱的影響,改進了Messinger能量平衡模型,開發(fā)了一套計算防冰表面溫度的程序。此外,本文結(jié)合實際工程需要,研究了防冰所需熱量隨水滴直徑的變化規(guī)律。本文的研究內(nèi)容包括水滴撞擊特性研究和防冰部件表面熱平衡分析兩部分。本文首次分析了重力對水