飛機結冰中的水膜模型研究.pdf

1、結冰現象嚴重影響飛行器的飛行安全，為了保證飛行器的安全性和可操作性，減少試驗資源消耗，并為防除冰系統(tǒng)的設計打下良好的基礎，需要通過對數值模擬手段了解結冰情況。目前，基于Messinger思想的結冰模型無法對飛機結冰試驗中觀察到的微觀現象進行描述，且其對明冰和混合冰的模擬結果與試驗結果有一定差距，因此，需要對已有結冰模型進行改進。
　　本文圍繞飛機蒙皮表面的結冰問題，對飛機結冰現象及結冰數值模擬的研究現狀進行了概述；建立了基于Mes

2、singer控制體思想的結冰模型，論述了該模型的主要思路和求解方法，對典型工況下的二維冰形進行了模擬，計算結果表明該模型對明冰的模擬精度有待提高；在對水膜模型基本建模理論及水膜破斷理論進行分析的基礎上，建立了包含連續(xù)水膜、水珠和溪流狀態(tài)的二維水膜結冰模型，論述了該模型的求解方法，對典型工況下的結冰進行了模擬，計算結果表明該模型提高了明冰預測的準確性；通過引入一系列簡化假設，將水膜模型由二維拓展到三維，論述了三維水膜結冰模型的求解方法，模

3、擬了帶吊艙的三維整機表面的積冰，說明該模型的可行性；在對等效沙粒粗糙度模型進行分析的基礎上，建立了基于表面液態(tài)水分布狀態(tài)的多區(qū)域粗糙度模型，應用該模型計算了不同結冰溫度下二維翼型表面的粗糙度分布，并對粗糙表面對流換熱系數計算的等溫表面邊界層積分模型進行了闡述。
　　本文建立的水膜結冰模型能夠對結冰表面液態(tài)水分布狀態(tài)進行更加細致的描述，對開展表面疏水材料研究及液體防冰機理研究具有指導意義，同時也為過冷大水滴結冰現象、表面粗糙度形成機