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《某全機(jī)模型的水滴撞擊特性分析》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫(kù)。
1、第5卷第1期2014年2月航空工程進(jìn)展ADVANCESINAERONAUTICALSCIENCEANDENGINEERINGV01．5NO．1Feb．2014文章編號(hào)：1674—8190(2014)01-075—05某全機(jī)模型的水滴撞擊特性分析王海濤，吳默(西北工業(yè)大學(xué)航空學(xué)院，西安710072)摘要：飛機(jī)結(jié)冰會(huì)對(duì)其飛行造成巨大隱患。應(yīng)用Fensap軟件，使用CFD計(jì)算方法，采用Spalart—Allmaras湍流模型對(duì)德國(guó)宇航中心(DLR)某型飛機(jī)的三維模型進(jìn)行氣動(dòng)及水滴撞擊特性分析。通過控制變量的方法，確
2、定環(huán)境參量對(duì)水滴撞擊特性的影響。結(jié)果表明：飛機(jī)速度增大，局部水收集系數(shù)減??；水滴直徑減小，局部水收集效率也減小。關(guān)鍵詞：飛機(jī)結(jié)冰；三維模型；水滴撞擊特性；結(jié)冰區(qū)域中圖分類號(hào)：V328．1文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：AStudyontheDroplet—impingementPropertyofaTotalPlaneWangHaitao，WuMo(SchoolofAeronautics．NorthwesternPolytechnicalUniversity，Xi’an710072，China)Abstract：Aircraft
3、icingwilljeopardizeitsflight．Theflowanddroplet—impingementpropertyofathreedimen—sionalmodelofaplaneintheDeutschesZentrumfurI．uft—undRaumfahrt(DI。R)isanalyzedbyusingFensapCFDmethodandSpalart—Allmarasturbulencemodel．Theinfluenceofdifferentenvironmentparameter
4、tOdrop—let—impingementpropertybyalteringspecifiedparameterisdeterminedandtheinfluenceofenvironmentonplaneicingisalsoknown．Theresultindicatesthathighervelocityresultsinsmallerwaterefficiencyandsmallerdropletdiameteralsoresultsinsmallerwaterefficiency．Keyword
5、s：aircrafticing；three—dimensionalmodel；droplet—impingementproperty；icingarea0引言飛機(jī)在結(jié)冰環(huán)境中飛行時(shí)，遇到過冷水滴撞擊飛機(jī)表面，在一些部位形成積冰，造成升力減小，阻力增大等一系列安全隱患，甚至導(dǎo)致空難發(fā)生11。2J。因此，應(yīng)該對(duì)飛機(jī)在飛行中可能結(jié)冰的部位設(shè)計(jì)防除冰裝置。設(shè)計(jì)防除冰裝置不能盲目進(jìn)行，應(yīng)對(duì)其實(shí)際飛行的結(jié)冰情況進(jìn)行模擬，從而采取行之有效的措施。結(jié)冰模擬一般可分為物理模擬和數(shù)值模擬兩種方法。物理模擬即冰風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)，其花費(fèi)巨大
6、，而數(shù)值模擬可有效降低成本。數(shù)值模擬主要是建立在計(jì)算流體力學(xué)的基礎(chǔ)上，以電子計(jì)算機(jī)為工具，應(yīng)用各種離散化的數(shù)學(xué)方法，對(duì)流體力學(xué)的各收稿日期：20130513；修回日期：20130723通信作者：吳默，wum0550136009@qq．com類問題進(jìn)行數(shù)值實(shí)驗(yàn)、計(jì)算機(jī)模擬和分析研究，以解決各種實(shí)際問題。主要應(yīng)用的CFD軟件為Flu—ent、Star—CD等，分析對(duì)象也局限為流場(chǎng)，主要是用于研究飛行器的氣動(dòng)情況。國(guó)外在三維領(lǐng)域內(nèi)的相關(guān)研究起步較早，目前主要基于兩種方法——拉格朗日法和歐拉二相流法[3j。國(guó)內(nèi)對(duì)二維
7、機(jī)翼的水滴軌跡的計(jì)算研究比較多，兩種方法都有所應(yīng)用，但對(duì)三維整機(jī)模型相關(guān)問題卻鮮有報(bào)道。本文應(yīng)用專門模擬飛機(jī)結(jié)冰的軟件Fensap，使用歐拉二相流方法，在對(duì)三維整機(jī)模型進(jìn)行流場(chǎng)計(jì)算的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步對(duì)飛機(jī)飛行時(shí)的水滴撞擊情況進(jìn)行數(shù)值模擬，獲知其結(jié)冰區(qū)域和結(jié)冰量，為飛機(jī)防除冰裝置的設(shè)計(jì)提供有效依據(jù)。1DLR半機(jī)幾何模型及網(wǎng)格劃分為了計(jì)算模型的流場(chǎng)，近而分析其水滴撞擊特性，需要建立模型并進(jìn)行網(wǎng)格劃分。全機(jī)模型的分航空工程進(jìn)展第5卷析為軸對(duì)稱問題，因此只需要取半機(jī)模型進(jìn)行分析即可。本文使用icem劃分半機(jī)模型的非結(jié)構(gòu)
8、網(wǎng)格，劃分后共有2325370個(gè)網(wǎng)格單元和443049個(gè)節(jié)點(diǎn)。劃分后的半機(jī)網(wǎng)格模型如圖1所示。圖1DLR半機(jī)模型網(wǎng)格Fig．1MeshofhalfofDI。Rplanemodel2流場(chǎng)計(jì)算使用數(shù)值模擬方法計(jì)算流場(chǎng)要先選定適當(dāng)?shù)目刂品匠?，該方程為描述模型的大氣運(yùn)動(dòng)和性狀變化的方程組。2．1控制方程控制方程包括動(dòng)量方程、能量方程和理想氣體狀態(tài)方程。(1)動(dòng)量方程的矢量形式為V·V(p。V。)一V口(1)
