當(dāng)飛機(jī)穿過(guò)含有過(guò)冷水滴的大氣或云層時(shí),過(guò)冷水滴會(huì)撞擊在機(jī)翼、發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)口等迎風(fēng)部件上,從而發(fā)生結(jié)冰現(xiàn)象。飛機(jī)迎風(fēng)部件表面結(jié)冰會(huì)降低飛機(jī)的氣動(dòng)特性與操縱性能,危害飛機(jī)安全。因而對(duì)飛機(jī)結(jié)冰問(wèn)題進(jìn)行研究,具有重要的工程意義。明冰是最常見(jiàn)也是危害最大的一種積冰形態(tài),其表面覆有一層薄水膜,水膜會(huì)往下游流動(dòng),并在流動(dòng)過(guò)程中繼續(xù)凍結(jié)。由于受氣流曳力等外力的作用,水膜還可能吹離或甩脫。因此積冰過(guò)程中相變與其表面的薄水膜流動(dòng)緊密耦合,積冰模擬精度受到積冰過(guò)程中薄水膜流動(dòng)模擬精度的直接影響。目前積冰問(wèn)題研究中很少有考慮到水膜流動(dòng)與水膜吹離/甩脫現(xiàn)象,現(xiàn)有的水膜流動(dòng)-積冰模型中認(rèn)為水膜超過(guò)10^-4m會(huì)被吹走,該基于固定值吹離判據(jù)的處理方法較為簡(jiǎn)單,且與實(shí)際物理過(guò)程偏差較大。本文的主要工作是在現(xiàn)有的水膜流動(dòng)-積冰模型的基礎(chǔ)上,對(duì)積冰過(guò)程中的薄水膜流動(dòng)進(jìn)行分析,建立薄水膜吹離/甩脫的數(shù)學(xué)模型,完善水膜流動(dòng)-積冰模型,并對(duì)翼型和旋轉(zhuǎn)整流罩表面的積冰進(jìn)行數(shù)值研究。本文基于冰層表面薄水膜的功平衡分析,建立角狀冰表面水膜吹離的數(shù)學(xué)模型,發(fā)展了相應(yīng)的計(jì)算方法,并將其補(bǔ)充到水膜流動(dòng)-積冰模型的程序中。靜... 

【文章來(lái)源】：南京航空航天大學(xué)江蘇省 211工程院校

【文章頁(yè)數(shù)】：88 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
注釋表
縮略詞
第一章 緒論
    1.1 研究背景
        1.1.1 結(jié)冰現(xiàn)象
        1.1.2 明冰積冰過(guò)程中薄水膜流動(dòng)模擬的重要性
    1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 積冰過(guò)程中水膜流動(dòng)的研究現(xiàn)狀
        1.2.2 機(jī)翼和旋轉(zhuǎn)部件結(jié)冰的研究現(xiàn)狀
    1.3 本文的主要工作
第二章 積冰計(jì)算的基本方程和計(jì)算方法介紹
    2.1 基本假設(shè)
    2.2 氣液稀疏兩相流場(chǎng)與水滴撞擊特性的計(jì)算方法
        2.2.1 歐拉/歐拉法的兩相流場(chǎng)控制方程
        2.2.2 水收集系數(shù)的計(jì)算方法
        2.2.3 粗糙度模型
    2.3 三維積冰與薄水膜流動(dòng)耦合模型
        2.3.1 水膜流動(dòng)的連續(xù)方程
        2.3.2 水膜流動(dòng)的動(dòng)量方程
            2.3.2.1 靜止部件表面水膜流動(dòng)的動(dòng)量方程
            2.3.2.2 旋轉(zhuǎn)部件表面水膜流動(dòng)的動(dòng)量方程
        2.3.3 水膜流動(dòng)的能量方程
        2.3.4 冰層中的能量方程
        2.3.5 冰層的生長(zhǎng)速度方程
    2.4 計(jì)算方法
    2.5 本章小結(jié)
第三章 積冰過(guò)程中水膜吹離/甩脫模型、計(jì)算方法與驗(yàn)證
    3.1 水膜吹離/甩脫的現(xiàn)象描述及基本假設(shè)
    3.2 水膜吹離/甩脫模型
        3.2.1 水膜吹離/甩脫的功平衡分析
            3.2.1.1 黏附功
            3.2.1.2 氣流曳力做的功
            3.2.1.3 由于受到離心力增加的潛能
        3.2.2 水膜吹離/甩脫的判定依據(jù)
            3.2.2.1 旋轉(zhuǎn)部件水膜甩脫的判據(jù)
            3.2.2.2 角狀冰表面水膜吹離的判據(jù)
    3.3 水膜流動(dòng)與積冰過(guò)程的計(jì)算方法
    3.4 算例驗(yàn)證與分析
        3.4.1 靜止圓柱表面積冰的算例驗(yàn)證與分析
            3.4.1.1 計(jì)算模型與邊界條件
            3.4.1.2 網(wǎng)格劃分與獨(dú)立性驗(yàn)證
            3.4.1.3 計(jì)算結(jié)果對(duì)比分析
        3.4.2 旋轉(zhuǎn)整流罩表面積冰的算例驗(yàn)證與分析
            3.4.2.1 物理模型、計(jì)算域與邊界條件
            3.4.2.2 網(wǎng)格劃分與獨(dú)立性驗(yàn)證
            3.4.2.3 計(jì)算結(jié)果對(duì)比與分析
    3.5 本章小結(jié)
第四章 翼型表面角狀冰水膜流動(dòng)、吹離與積冰過(guò)程的數(shù)值模擬
    4.1 計(jì)算模型與邊界條件
    4.2 網(wǎng)格劃分與獨(dú)立性分析
    4.3 計(jì)算結(jié)果與分析
        4.3.1 兩相流場(chǎng)與水膜流動(dòng)分析
        4.3.2 基于固定值吹離判據(jù)的水膜厚度與韋伯?dāng)?shù)在翼型表面的分布
        4.3.3 基于韋伯?dāng)?shù)吹離判據(jù)與固定值吹離判據(jù)的水膜厚度的對(duì)比
        4.3.4 基于韋伯?dāng)?shù)吹離判據(jù)與固定值吹離判據(jù)的冰形對(duì)比分析
    4.4 本章小結(jié)
第五章 旋轉(zhuǎn)整流罩水膜流動(dòng)、甩脫與積冰過(guò)程的數(shù)值模擬
    5.1 物理模型、計(jì)算域、網(wǎng)格劃分
    5.2 算例設(shè)計(jì)與邊界條件
    5.3 計(jì)算結(jié)果與分析
        5.3.1 轉(zhuǎn)速對(duì)水膜甩脫和積冰過(guò)程的影響
            5.3.1.1 兩相流場(chǎng)結(jié)果與水收集系數(shù)分析
            5.3.1.2 未考慮水膜甩脫的水膜厚度與韋伯?dāng)?shù)分布
            5.3.1.3 考慮水膜甩脫與未考慮水膜甩脫的水膜厚度對(duì)比
            5.3.1.4 考慮水膜甩脫與未考慮水膜甩脫的冰形對(duì)比分析
        5.3.2 來(lái)流速度對(duì)水膜甩脫和積冰過(guò)程的影響
            5.3.2.1 兩相流場(chǎng)結(jié)果與水收集系數(shù)分析
            5.3.2.2 未考慮水膜甩脫的水膜厚度與韋伯?dāng)?shù)分布
            5.3.2.3 考慮水膜甩脫與未考慮水膜甩脫的水膜厚度對(duì)比
            5.3.2.4 考慮水膜甩脫與未考慮水膜甩脫的冰形對(duì)比分析
    5.4 本章小結(jié)
第六章 總結(jié)與展望
    6.1 總結(jié)
    6.2 展望
參考文獻(xiàn)
致謝
在學(xué)期間的研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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[2]迎風(fēng)面三維積冰過(guò)程中水膜流動(dòng)的計(jì)算方法[J]. 曹廣州,吉洪湖,斯仁.  航空動(dòng)力學(xué)報(bào). 2015(03)
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[4]三維翼面結(jié)冰過(guò)程及其影響數(shù)值研究[J]. 魯天,桑為民,劉曉宇,郗超.  航空動(dòng)力學(xué)報(bào). 2014(06)
[5]錐角對(duì)旋轉(zhuǎn)整流罩積冰影響的模擬實(shí)驗(yàn)[J]. 胡婭萍,吉洪湖,王健,陳寧立,曹廣州,童輝,龐黎剛.  航空動(dòng)力學(xué)報(bào). 2014(03)
[6]過(guò)冷大水滴飛濺特性數(shù)值分析[J]. 王超,常士楠,吳孟龍,靳軍.  航空學(xué)報(bào). 2014(04)
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博士論文
[1]迎風(fēng)表面三維積冰的數(shù)學(xué)模型與計(jì)算方法研究[D]. 曹廣州.南京航空航天大學(xué) 2011

碩士論文
[1]旋轉(zhuǎn)錐體表面積冰機(jī)理研究[D]. 梁鵬.北京交通大學(xué) 2017
[2]旋轉(zhuǎn)整流罩積冰模擬實(shí)驗(yàn)與冰脫落軌跡數(shù)值計(jì)算研究[D]. 王健.南京航空航天大學(xué) 2013



本文編號(hào)：3170718