旋轉(zhuǎn)錐體表面積冰機理研究.pdf

1、飛機在積冰條件下飛行，空氣中的過冷水滴撞擊到飛機部件如機翼、發(fā)動機整流罩表面會發(fā)生結(jié)冰，結(jié)冰會影響飛機的氣動特性，因此，為了防止旋轉(zhuǎn)整流罩表面積冰，需開展旋轉(zhuǎn)整流罩積冰模擬實驗研究，掌握積冰規(guī)律。
　　本文搭建小型冰風洞，將旋轉(zhuǎn)整流罩簡化為旋轉(zhuǎn)錐體并通過可視化方法得到了不同結(jié)冰工況下的積冰形貌，通過圖像分析得到不同種類積冰的生長特性規(guī)律;建立簡化理論模型，分析水滴在旋轉(zhuǎn)錐體表面的運動及凝固;最后利用兩流體模型結(jié)合壁面撞擊模型進行數(shù)

2、值研究。通過實驗和數(shù)值兩種研究方法，對旋轉(zhuǎn)錐體表面結(jié)冰機理進行了深入分析，為全面、清楚地描述該現(xiàn)象的規(guī)律積累經(jīng)驗，奠定了一定的研究基礎。
　　通過可視化實驗研究得到了不同錐體轉(zhuǎn)速、來流溫度、液態(tài)水含量下旋轉(zhuǎn)錐體表面積冰形貌，積冰形貌主要分為霜冰、瘤狀冰和刺狀冰，并通過圖像分析得到了不同工況下霜冰、瘤狀冰的積冰生長特性，結(jié)果表明:霜冰、瘤狀冰在旋轉(zhuǎn)錐體表面的總積冰生長速率隨溫度的降低、液態(tài)水含量的升高以及轉(zhuǎn)速的降低而增大。在錐尖位置

3、軸向積冰生長速率要遠大于徑向值。刺狀積冰特性不同于霜冰和瘤狀冰，本文主要分析了其存在區(qū)域和冰刺長度的變化規(guī)律，結(jié)果表明:刺狀冰通常首先在靠近錐體底部的位置形成，并逐漸向錐尖位置擴展。刺狀冰積冰區(qū)域和冰刺生長速率隨液態(tài)水含量增大和轉(zhuǎn)速提高而增加，且液態(tài)水含量的影響作用更顯著。
　　根據(jù)圖像分析建立了實際結(jié)冰表面，利用兩相流模型結(jié)合壁面撞擊模型對過冷水滴的運動軌跡進行了計算，得到了局部水收集系數(shù)，并與實驗結(jié)果進行對比驗證，吻合性較好，