【摘要】：結(jié)冰是飛機(jī)飛行過程中普遍存在的一種自然現(xiàn)象,給飛機(jī)飛行帶來重大安全隱患,嚴(yán)重時導(dǎo)致墜機(jī)事故發(fā)生,飛機(jī)結(jié)冰問題已成為航空界的一個重要的研究課題。由于受實驗成本、實驗條件等因素影響,一定程度上限制了基于結(jié)冰風(fēng)洞的實驗方法以及飛行試驗方法的應(yīng)用。隨著計算機(jī)技術(shù)和數(shù)值計算方法的發(fā)展,基于CFD方法的數(shù)值模擬成為研究飛機(jī)結(jié)冰問題重要的研究手段。由于結(jié)冰后結(jié)構(gòu)幾何外形往往變得比較復(fù)雜,對CFD方法中的網(wǎng)格重構(gòu)方法提出了很高要求。同時,結(jié)冰過程的計算需要耦合CFD求解器、結(jié)冰熱力學(xué)求解器進(jìn)行仿真,迫切需要適用于大規(guī)模并行計算的多物理場耦合方法。本文針對上述兩個問題進(jìn)行研究,研究結(jié)冰后流場網(wǎng)格重構(gòu)方法,以改善網(wǎng)格的質(zhì)量,進(jìn)而實現(xiàn)多步積冰后較好的預(yù)測冰層形狀。研究結(jié)冰過程中多物理場耦合方法是將流場計算模塊、結(jié)冰計算模塊和網(wǎng)格重構(gòu)模塊耦合起來,協(xié)調(diào)模塊間的數(shù)據(jù)傳遞和同步,實現(xiàn)多種軟件之間的高效耦合計算。本文的研究工作主要包括:1.開發(fā)了基于拉格朗日方法的水滴軌跡、碰撞和收集系數(shù)求解程序;采用經(jīng)典Messinger結(jié)冰熱力學(xué)模型,通過質(zhì)量守恒和能量守恒方程,編寫了計算結(jié)冰厚度和翼型邊界點(diǎn)的位移的程序,并進(jìn)行了驗證。2.針對結(jié)冰后的物面邊界需要重新進(jìn)行網(wǎng)格重構(gòu)問題,發(fā)展了一種基于擴(kuò)散方程的動網(wǎng)格計算方法,采用擴(kuò)散方程描述結(jié)點(diǎn)位移,使用有限元方法計算結(jié)點(diǎn)在不同方向上的位移,分析了結(jié)點(diǎn)位移之間不耦合的原因,通過引入結(jié)點(diǎn)旋轉(zhuǎn)方法,改善網(wǎng)格質(zhì)量差,該方法通過自編程序?qū)崿F(xiàn)。3.基于遠(yuǎn)程過程調(diào)用技術(shù),在多物理場耦合平臺上,將CFD、結(jié)冰計算程序和網(wǎng)格重構(gòu)程序結(jié)合起來計算,實現(xiàn)各計算模塊之間的數(shù)據(jù)傳遞和同步,以加速結(jié)冰數(shù)值仿真速度。4.完成了典型結(jié)冰算例的驗證,結(jié)果表明,本文方法和計算程序具有較好的計算精度和適應(yīng)性。
【學(xué)位授予單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：V321.229;V244.15
【圖文】：

1.1.1飛機(jī)結(jié)冰現(xiàn)象在結(jié)冰氣象條件下，云層中的過冷水滴與飛機(jī)發(fā)生撞擊，并在飛機(jī)表面聚集成冰層，這一現(xiàn)象稱為飛機(jī)結(jié)冰現(xiàn)象，飛機(jī)結(jié)冰示意圖如圖 1.1 所示。飛機(jī)結(jié)冰對飛機(jī)的性能影響較大，影響著飛機(jī)的正常飛行，也是目前造成飛行安全事故的一個重要原因[2]。

（b）霜冰Fig 1.21.1.2結(jié)冰對飛機(jī)性能的影響（b）明冰 （c圖 1.2 霜冰、明冰和混合冰示意圖Ice-shaped schematic of frost, ice and mixed ice）混合冰

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 趙麗麗;董志強(qiáng);連晉毅;張崇鵬;;網(wǎng)格重構(gòu)對計算流體邊界受力的影響[J];太原科技大學(xué)學(xué)報;2017年04期

2 勇珩;袁國興;成娟;王政;;自適應(yīng)于流場變化的網(wǎng)格重構(gòu)方法[J];計算物理;2007年05期

3 勇珩;袁國興;裴文兵;古培俊;;空腔靶大變形問題的網(wǎng)格構(gòu)造[J];計算物理;2007年01期

4 王榮;白鵬;;基于FFD與網(wǎng)格重構(gòu)的飛翼無人機(jī)外形優(yōu)化設(shè)計[J];航空科學(xué)技術(shù);2018年10期

5 許利波;陳君;楊慶國;;渦方法求解運(yùn)動邊界問題[J];科協(xié)論壇(下半月);2013年05期

6 張文彬;;淺談無網(wǎng)格方法[J];才智;2010年31期

7 呂漢明;王揚(yáng);王天軍;;基于混合策略的區(qū)域增長三角網(wǎng)格重構(gòu)算法[J];計算機(jī)輔助設(shè)計與圖形學(xué)學(xué)報;2006年09期

8 龐宇飛;盧風(fēng)順;蔡云龍;張書俊;孫俊峰;;基于網(wǎng)格框架的結(jié)構(gòu)網(wǎng)格自動重構(gòu)技術(shù)[J];空氣動力學(xué)學(xué)報;2017年06期

9 龍W毸

本文編號：2740346