【摘要】：飛機(jī)結(jié)冰是威脅飛行安全的主要因素之一,目前結(jié)冰風(fēng)洞進(jìn)行過冷大水滴(SLD)條件下的結(jié)冰試驗(yàn)面臨諸多困難,需要依賴相似準(zhǔn)則提供理論指導(dǎo)和參數(shù)選取依據(jù)。相較于小水滴,SLD在運(yùn)動(dòng)和撞擊過程中伴隨著明顯的動(dòng)力學(xué)行為,而現(xiàn)有的小水滴結(jié)冰試驗(yàn)相似準(zhǔn)則并未考慮這些因素,不能滿足結(jié)冰風(fēng)洞試驗(yàn)的相似性要求,開展SLD結(jié)冰試驗(yàn)相似準(zhǔn)則研究十分必要。針對(duì)以上背景,本文重點(diǎn)圍繞SLD運(yùn)動(dòng)過程的變形/破碎特性、水滴與物面撞擊過程的飛濺特性開展研究,目的是掌握水滴動(dòng)力學(xué)特性的影響規(guī)律,提出可用于指導(dǎo)SLD結(jié)冰風(fēng)洞試驗(yàn)的相似參數(shù)。論文主要完成了以下幾方面的工作:(1)建立了基于拉格朗日法的水滴運(yùn)動(dòng)及撞擊數(shù)值計(jì)算方法,并加入典型的變形/破碎模型和飛濺模型,開發(fā)了相應(yīng)的計(jì)算程序,并且基于小水滴結(jié)冰相似理論,建立了試驗(yàn)參數(shù)的選取方法,將小水滴相似準(zhǔn)則應(yīng)用于SLD結(jié)冰,發(fā)現(xiàn)其不適用于大水滴;(2)研究了SLD運(yùn)動(dòng)中的變形/破碎特性,對(duì)比了流場(chǎng)速度、水滴直徑、繞流物體尺寸對(duì)變形/破碎及其效應(yīng)的影響規(guī)律,提出了一個(gè)同時(shí)反映變形/破碎效應(yīng)的考慮多因素影響的綜合影響參數(shù);(3)研究了SLD撞擊過程中的飛濺特性,對(duì)比了速度、直徑、物體尺寸對(duì)飛濺及其效應(yīng)的影響規(guī)律,提出了一個(gè)反映飛濺效應(yīng)的綜合影響參數(shù);(4)基于兩個(gè)綜合影響參數(shù),采用量綱分析的方法,提出了兩個(gè)考慮SLD動(dòng)力學(xué)特性的相似參數(shù),并完成了參數(shù)的驗(yàn)證,結(jié)合可行性分析,給出了應(yīng)用建議。通過以上工作,建立了SLD運(yùn)動(dòng)及撞擊特性的計(jì)算方法和程序,創(chuàng)新性提出了兩個(gè)綜合影響參數(shù)X_b和X_s,它們分別表征了多因素對(duì)SLD變形/破碎、飛濺的影響。并得到了兩個(gè)具有工程應(yīng)用前景的、考慮SLD動(dòng)力學(xué)特性的相似參數(shù)π_b和π_s,具有重要的學(xué)術(shù)意義和工程價(jià)值。
【圖文】：

軍事科學(xué)院碩士學(xué)位論文重，除冰難度更大。同時(shí)，大水滴在運(yùn)動(dòng)和撞擊過程中易發(fā)生變形、破碎、飛濺和二次撞擊等現(xiàn)象（如圖 1.2），使得其結(jié)冰過程更復(fù)雜。具體地，由于水滴在氣動(dòng)力的作用下會(huì)發(fā)生變形，進(jìn)而導(dǎo)致阻力系數(shù)增加，從而影響水滴軌跡；并且當(dāng)變形達(dá)到一定程度，SLD 會(huì)發(fā)生破碎，，破碎會(huì)改變?cè)旗F場(chǎng)的水滴直徑及分布；當(dāng)SLD 產(chǎn)生飛濺時(shí)，會(huì)形成大量較小的水滴，并且有可能落到?jīng)]有防/除冰設(shè)備的區(qū)域，發(fā)生二次撞擊凍結(jié)而導(dǎo)致非常嚴(yán)重的后果。所以，研究大水滴結(jié)冰對(duì)全面認(rèn)識(shí)飛機(jī)結(jié)冰問題具有不可替代的重要意義。

結(jié)冰相似準(zhǔn)則，該相似準(zhǔn)則的局部水收滴飛濺后的二次撞擊的相似要求。文獻(xiàn)考慮相變時(shí)間效應(yīng)的結(jié)冰試驗(yàn)相似參數(shù)該相似參數(shù)，能夠得到與參考條件一致似參數(shù)是有效的。試驗(yàn)相似準(zhǔn)則都屬于飛機(jī)結(jié)冰研究的重研究仍處于起步階段，對(duì) SLD 結(jié)冰的認(rèn)技術(shù)尚在發(fā)展之中，還未形成 SLD 結(jié)冰1.3 本文主要工作試驗(yàn)準(zhǔn)則已經(jīng)有了豐碩的研究成果，但力學(xué)行為，因此本文從 SLD 的動(dòng)力學(xué)特過程分析、動(dòng)力學(xué)綜合影響參數(shù)歸納、相行（如圖 1.4）。
【學(xué)位授予單位】：軍事科學(xué)院
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：V211.74;V321.229

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本文編號(hào)：2673305