机翼结冰数值计算与结冰模型研究

摘要

航空实践表明，飞机结冰是重要的飞行安全隐患之一，它成为了航空工业中无法回避且须解决的问题。发展数值方法研究该问题是国外在该领域的一个重要方向。此外，国内冰风洞试验条件尚不完备，为适应我国航空事业的发展，开展结冰数值计算的研究很有必要。 本文的主要内容：首先对飞机结冰问题作了简要的概述。第二章采用边界层积分法计算LHTC（Local Heat Transfer Coefficient），并考虑了粗糙度对表面换热的影响，计算结果与文献中的结果作了验证；推导了结冰热力学模型，给出了二维机翼结冰模型的解法，编写了程序，并取多个典型算例作了验证。第三章针对飞机复杂迎风面的结冰计算问题，提出了基于空气压力梯度和剪切应力的三维结冰数学模型，发展了数值解法，并编写了求解代码；在涵盖明冰(glaze ice)和霜冰(rime ice)形成的气象条件下，对NACA0012平直翼和MS-317后掠翼作了结冰数值模拟，冰形与冰风洞试验结果及LEWICE计算结果作了对比，验证了模型和计算方法的可行性；模拟了某全机的结冰，检验了模型对全机结冰的模拟能力。第四章介绍了一种可以考虑溢流效应的三维防冰热负荷计算方法，并发展了相应的分析方法，以满足大型飞机前缘缝翼防冰系统设计计算的需求；对NACA0012翼型表面溢流水的分布作了模拟、分析和验证；构建了以NACA2412为翼型，形式、尺寸与客机相近的机翼，作了连续最大结冰条件下的完全蒸发系统防冰热负荷的计算，并对结果作了数量级分析。最后一章对本文开展的主要研究作了归纳，并对结冰表面粗糙度及结冰模型的进一步研究提出了展望。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：图表目录、注释表

声明

第一章 绪论

第二章 二维翼型表面结冰数值计算

第三章 飞机三维复杂表面结冰模型

第四章 飞机三维机翼防冰热负荷计算

第五章 总结及展望

参考文献

致 谢

在学期间的研究成果及发表的学术论文

附录