【摘要】：結(jié)冰嚴(yán)重威脅飛機(jī)安全,飛機(jī)結(jié)冰探測(cè)技術(shù)是結(jié)冰防護(hù)系統(tǒng)的重要組成部分,結(jié)冰條件探測(cè)技術(shù)直接探測(cè)氣象條件以判斷潛在的結(jié)冰危害,是結(jié)冰探測(cè)領(lǐng)域出現(xiàn)的新方向,相比于凍結(jié)型結(jié)冰探測(cè)方法,具有準(zhǔn)確性高和預(yù)警性好的特點(diǎn),有利于飛機(jī)適航審定過(guò)程,對(duì)于提高飛機(jī)結(jié)冰安全防護(hù)水平具有一定意義。首先本文對(duì)結(jié)冰探測(cè)技術(shù)進(jìn)行分析,重點(diǎn)研究了一種基于傳熱原理的結(jié)冰條件探測(cè)方法,包括探測(cè)器導(dǎo)流構(gòu)型的設(shè)計(jì)、探頭的布置和測(cè)量電路的實(shí)現(xiàn)。接著采用拉格朗日方法建立水滴運(yùn)動(dòng)方程,完成水滴運(yùn)動(dòng)軌跡的計(jì)算,并基于探頭在氣液兩相流中的傳熱原理,建立圓柱繞流熱力學(xué)模型。然后采用CFD數(shù)值仿真方法搭建數(shù)值計(jì)算基礎(chǔ)平臺(tái),編寫(xiě)UDF并鏈入數(shù)值計(jì)算模型中,對(duì)流場(chǎng)進(jìn)行數(shù)值計(jì)算并分析計(jì)算結(jié)果以及該數(shù)值計(jì)算平臺(tái)的有效性。接著基于數(shù)值計(jì)算基礎(chǔ)平臺(tái)模擬液滴的運(yùn)動(dòng)、撞擊、蒸發(fā)相變等過(guò)程,研究分析液態(tài)水含量、水滴粒徑、飛行速度、大氣溫度等參數(shù)對(duì)測(cè)量模型的影響。最后分析數(shù)值計(jì)算結(jié)果,進(jìn)一步得出通過(guò)補(bǔ)償方法來(lái)實(shí)現(xiàn)結(jié)冰氣象條件的解算。數(shù)值計(jì)算結(jié)果顯示,恒溫工作模式下,該雙探頭探測(cè)器構(gòu)型實(shí)現(xiàn)了對(duì)空氣對(duì)流換熱的補(bǔ)償作用,而且在飛行速度、大氣溫度的特定影響下,液態(tài)水含量仍然可以用探頭電阻的電功率來(lái)測(cè)量,進(jìn)而可以結(jié)冰限制包線為基準(zhǔn)解算結(jié)冰氣象條件。
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：V321.229;V244.15
【圖文】：

冰探測(cè)方法振技術(shù)的探測(cè)方法發(fā)展最為成熟，該方法所使用的敏感，當(dāng)有液態(tài)水在表面凍結(jié)成冰時(shí)，會(huì)影響振動(dòng)體的振動(dòng)響振動(dòng)頻率的大小，利用這一原理可以實(shí)現(xiàn)結(jié)冰探測(cè)的致伸式縮結(jié)冰傳感器、平膜式結(jié)冰傳感器、諧振筒式結(jié)實(shí)現(xiàn)的。為美國(guó) Goodrich 公司研制的磁致伸縮式結(jié)冰探測(cè)器的結(jié)有磁致伸縮性的材料制作而成，當(dāng)同時(shí)受到激勵(lì)線圈的就會(huì)沿探頭的軸向方向振動(dòng)，此時(shí)內(nèi)部控制線路會(huì)控制振運(yùn)動(dòng)[17]。當(dāng)探頭上出現(xiàn)結(jié)冰現(xiàn)象時(shí)，探頭的諧振頻率當(dāng)諧振頻率降低到預(yù)先設(shè)置的閾值時(shí)探測(cè)器發(fā)出結(jié)冰告置，除冰結(jié)束后停止加熱，待探頭冷卻又開(kāi)始重新結(jié)冰過(guò)程，同時(shí)通過(guò)該周期時(shí)間我們可以了解到結(jié)冰強(qiáng)度等

有些情況下會(huì)降低計(jì)算誤差、提高精度，但是劃分網(wǎng)格的工作量大，尤其對(duì)于結(jié)構(gòu)復(fù)雜的幾何外形，還可能存在較高的數(shù)值偽擴(kuò)散現(xiàn)象；非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格系統(tǒng)生成相對(duì)簡(jiǎn)單，節(jié)點(diǎn)分布是任意性的，在采用二階迎風(fēng)離散格式的情況下也具有較高的精度，而且網(wǎng)格的疏密容易受到控制，能夠很好的解決邊界問(wèn)題，適于具有復(fù)雜外形的幾何結(jié)構(gòu)模型[44]。因此，此處計(jì)算區(qū)域的離散化采用三角形的非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格，對(duì)于研究探頭撞擊特性、蒸發(fā)模型時(shí)可能出現(xiàn)的不規(guī)律、不可預(yù)測(cè)的復(fù)雜外部結(jié)構(gòu)變化情況是很合適的。流場(chǎng)計(jì)算域和網(wǎng)格生成情況如圖 4-1 所示。圖(a)為計(jì)算流場(chǎng)示意圖，為使探頭與氣流能夠充分接觸且對(duì)流場(chǎng)的影響最小，將它們置于通道內(nèi)距離出口尚有一段距離的地方，同時(shí)為避開(kāi)豎直通道內(nèi)的渦流，使 P2距離右側(cè)壁面近些。由于探頭對(duì)流動(dòng)具有一定程度的影響，且是重點(diǎn)研究和分析的對(duì)象，其附近的數(shù)值計(jì)算應(yīng)盡可能細(xì)化，所以對(duì)此處的網(wǎng)格進(jìn)行手動(dòng)加密處理，圖(b)所示是 P1附近的非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格分布情況，可以看出靠近圓柱形探頭的三角形網(wǎng)格逐漸變得密集。P

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2742621