结冰情况下机翼的气动特性研究

摘要

飞机机翼为整个飞机的飞行提供绝大部分升力，为满足飞行性能，机翼有其自身的气动性能要求。机翼结冰后，其气动性能也将发生改变。本文对机翼结冰后的气动特性进行了数值模拟和分析。
　　本文首先对梅辛杰模型进行适当简化，得到快速模拟的基本公式。之后在二维情况下，以 NACA0012翼型为例，对含过冷水滴的流场进行了数值计算，求得翼型的局部水滴收集率。依据水滴收集率及冰形生长模型得到翼型的二维冰形。依次冰形，按照适当比例放大和修正便可得到机翼结冰的冰形模型。其次，在二维冰形的基础上，对翼型分别进行了攻角为4°和8°的气动分析。结果表明，小攻角下结冰会使翼型的升力减小，降低流场品质，出现轻微的气流分离。而较大攻角时，结冰会使翼型失速，气流分离明显，且攻角发散。最后，利用FLUENT软件计算Ma=0.6时，分别计算了有无结冰情况时的机翼的外流场。无结冰的机翼其计算所得的气动性能与实际情况一致，即上翼面气流由翼尖流向翼根，下翼面气流由翼根流向翼尖。机翼中间部分气动性能与二维翼型情况接近。结冰机翼的压力、温度和流场分布情况相比于无结冰时的分布情况有很大不同。在冰形与翼面交界处，有一个压力与温度的突变，而流场方面，在该处出现了气流分离。

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第1章 绪论

1.1论文研究背景与意义

1.2飞机结冰简述

1.3本文的主要研究内容

第2章 计算流体力学理论基础

2.1计算流体力学（CFD）理论基础

2.2 翼型结冰研究相关理论

2.3结冰热力学模型

2.4本章小结

第3章 翼型结冰数值模拟

3.1 FLUENT简介

3.2翼型外流场计算

3.3水滴轨迹模拟

3.4冰形计算

3.5二维结冰气动影响分析

3.6本章小结

第4章 结冰机翼气动数值模拟

4.1无结冰机翼模型

4.2 结冰机翼模型

4.3 SSTk-ω模型介绍

4.4结冰机翼气动数值模拟

4.5计算结果及分析

4.6本章小结

总结

参考文献

致谢