翼型的結冰數(shù)值模擬及相關控制研究.pdf

1、結冰是可能導致飛機發(fā)生嚴重事故的原因之一，因此飛機結冰的研究越來越受到各國的重視。當飛機穿越云層飛行時，云層中含有大量的過冷水滴就會撞擊到飛機表面，發(fā)生結冰現(xiàn)象。飛機結冰過程是一個包括復雜傳質傳熱現(xiàn)象的物理過程，涉及到包括氣象學、傳熱學、流體力學等的多個學科。國內(nèi)開展此研究相對較晚，實驗條件較為欠缺，飛機防除冰系統(tǒng)的設計還得依賴工程估算。本文采用計算流體力學的方法對翼型結冰過程進行研究，預測了翼型結冰的外形，分析了結冰對翼型氣動特性的影

2、響，最后采用主動控制的辦法，探索了通過設計機翼凸出物外形控制其表面結冰情況。
　　本文主要的研究工作包括以下幾個方面：
　?。?）介紹了飛機結冰現(xiàn)象和國內(nèi)外主要的研究方法，重點介紹了飛機結冰數(shù)值模擬研究的發(fā)展情況。
　?。?）采用Roe格式求解二維可壓縮N-S方程，時間推進為顯式的五步Runge-Kutta格式，湍流模型為Spalat-Allmaras模型。
　?。?）采用以Lagrange法為基礎的理論來建立的

3、水滴運動軌跡方程，討論了機翼外形，弦長，飛行速度，過冷水滴直徑，含量對滴運動軌跡和局部水收集系數(shù)的影響。
　?。?）采用以Messinger思想建立結冰數(shù)學模型，在考慮表面粗糙度影響的情況下采用邊界層積分的方法計算對流換熱系數(shù)，對典型狀態(tài)下的NACA0012翼型進行了結冰數(shù)值模擬，并分析了結冰后對氣動特性的影響。
　?。?）采用主動控制的辦法，控制機翼翼面上的冰形。
　?。?）對本文的工作進行了總結，并提出后續(xù)工作的研