飞机风挡玻璃电加热防冰研究

摘要

飞机在穿越云层时，云层中含有的过冷水滴撞击到飞机迎风面而冻结，从而发生飞机结冰。结冰对飞机的飞行具有极大的危害，因此需要在飞机迎风部件上加设防冰系统。本文在三维空气流场的计算基础上，利用分区块结构化网格求解Euler型空气/过冷水滴运动控制方程，进行三维防冰表面水滴撞击特性计算，然后推导适合三维防冰表面的防冰热力学模型，并以此进行三维防冰表面的热负荷计算，最后对某电加热风挡玻璃产生裂纹问题进行研究分析。
　　本文的研究工作主要包括以下几个方面：1.建立包含风挡玻璃的三维机头模型，利用ICEMCFD软件进行网格划分，并导入FLUENT软件进行机头外部空气流场的数值计算。2.对电加热风挡玻璃进行试验研究，测得风挡外表面对流换热系数并利用试验值修正数值计算结果。3.利用分区块结构化网格求解Euler型空气/过冷水滴运动控制方程，得到三维风挡玻璃表面水滴撞击特性。4.从不可压缩层流流动N-S方程出发，利用量纲分析的方法进行简化，推导得到适合三维防冰表面的水膜流动控制方程。5.采用连续最大和间断最大结冰气象条件，对实现不同防冰效果的三种情况进行防冰热负荷评估计算，并考虑工程实施因素进行反向校核计算，确定防冰所需热流密度。6.分析现有的电加热风挡玻璃裂纹产生的主要原因并给出合理的建议和改进措施。

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注释表

第一章 绪论

1.1课题研究背景

1.2飞机防冰研究的国内外现状

1.3飞机风挡防冰的研究概况

1.4本文的选题目的和主要研究内容

第二章 三维过冷水滴撞击特性计算

2.1引言

2.2部件表面水滴撞击特性的概念

2.3空气流场计算

2.4过冷水滴撞击特性计算

2.5本章小结

第三章 三维防冰热力学模型

3.1 引言

3.2水膜流动数学模型的建立

3.3控制方程的求解方法

3.4 本章小结

第四章 飞机风挡玻璃电加热试验研究

4.1引言

4.2试验风挡玻璃基本概况

4.3风挡玻璃的风洞试验

4.4 风挡表面对流换热系数修正

4.5 风挡电加热控制方法考核

4.6本章小结

第五章 飞机风挡玻璃电加热防冰热负荷计算

5.1引言

5.2结冰气象条件

5.3风挡玻璃热负荷计算

5.3风挡玻璃产生裂纹的原因分析

5.4本章小结

第六章 总结与展望

6.1论文的工作总结

6.2研究展望

参考文献

致谢

在学期间的研究成果及发表的学术论文