考虑动力学效应的结冰试验相似准则修正方法

发布时间：2021-03-07 12:53

　　结冰相似准则是将飞行条件转换为试验参数的重要理论方法,然而现有的相似准则多基于小水滴结冰过程而提出,其在应用于大水滴的相似转换时会出现较大偏差。针对这一现状,开展考虑水滴动力学特性的结冰相似准则研究。首先,基于ONERA相似准则,融入关于水滴变形破碎和飞溅动力学特性的相似参数,提出了修正的结冰相似准则;其次,基于这两种相似准则,采用数值模拟的方法计算获得了修正前后的收集系数,并对比验证了修正方法的有效性;最后,分析两种修正方法得到的试验参数随尺寸缩比的变化情况,给出了所修正的相似准则在结冰试验中的应用建议。结果表明,本文修正方法提高了局部收集系数的吻合度,降低了收集系数平均误差和撞击极限误差,且应用该准则得到的缩比试验参数在结冰风洞的设计范围之内。该修正方法可以为过冷大水滴结冰风洞试验相似变换提供指导。 

【文章来源】：实验流体力学. 2020,34(03)北大核心

【文章页数】：7 页

【部分图文】：

液态水含量比与模型尺寸缩比的关系

图1展示的是基于未修正、πb修正和πs修正等3种相似方法得到的局部收集系数与参考条件的对比结果，横坐标中ds为物面距离，c为弦长。ONERA相似准则应用于小水滴时，缩比条件的局部收集系数和参考条件的收集系数完全重合[14]，而图1显示的局部收集系数与参考条件局部收集系数还有一定差距，所以对相似准则进行修正十分必要。由图1(a）可以看出，采用πb修正的局部收集系数与参考模型的结果几乎重合，而采用πs修正的局部收集系数与参考模型的结果存在一些差别。另外，2种修正方法在撞击极限处的误差均较大，但整体上，基于本文修正相似准则的结果较未修正相似准则得到的结果要好。

图3是不同模拟高度水滴直径比与模型尺寸缩比的关系。可以看出，对于同一参考条件，基于πb修正和πs修正的水滴直径随着模型尺寸缩比的减小而减小，尺寸缩比在0.05～1.00之间时，πb修正的水滴直径比在0.05～1.30之间，πs修正的水滴直径比在0.30～0.90之间，一般结冰风洞可满足直径缩比要求，而πs修正的可模拟水滴直径的范围大于πb修正。图3 水滴直径比与模型尺寸缩比的关系

【参考文献】：
期刊论文
[1]过冷大水滴条件下结冰相似准则[J]. 施红,王均毅,陈佳敏,丁媛媛,张彤.  航空动力学报. 2019(05)
[2]气动除冰类飞机结冰风洞试验适航审定技术[J]. 高郭池,丁丽,李保良,王梓旭,姜裕标.  实验流体力学. 2019(02)
[3]飞机结冰相似准则研究进展[J]. 马军林,肖京平,王桥,胡丽燕,王强.  飞行力学. 2019(04)
[4]过冷大水滴变形与破碎的影响因素[J]. 李维浩,易贤,李伟斌,王应宇.  航空学报. 2018(12)
[5]考虑水滴动力学效应的结冰试验相似准则[J]. 周志宏,易贤,桂业伟,屈建民.  实验流体力学. 2016(02)
[6]ARJ21-700飞机冰脱落数值模拟[J]. 王建涛,易贤,肖中云,马率.  空气动力学学报. 2013(04)

博士论文
[1]飞机积冰的数值计算与积冰试验相似准则研究[D]. 易贤.中国空气动力研究与发展中心 2007



本文编号：3069130