为探究冰晶与过冷水滴共存时的混合相结冰特性,基于FENSAP-ICE结冰计算平台,以NACA0012翼型为研究对象,采用阻力系数对非球形冰晶的运动过程进行修正,考虑了冰晶黏附效应和侵蚀效应的影响,建立了欧拉框架下冰晶运动、碰撞、黏附、结冰...为探究冰晶与过冷水滴共存时的混合相结冰特性,基于FENSAP-ICE结冰计算平台,以NACA0012翼型为研究对象,采用阻力系数对非球形冰晶的运动过程进行修正,考虑了冰晶黏附效应和侵蚀效应的影响,建立了欧拉框架下冰晶运动、碰撞、黏附、结冰和侵蚀全物理过程的混合相结冰数值计算方法。分析了冰晶质量浓度(ice water content,IWC)、液态水质量浓度(liquid water content,LWC)以及冰晶黏附和侵蚀效应对结冰形态和结冰厚度的影响规律,对比了NTI和NRC两种冰晶黏附模型的适用条件。研究结果表明:当总水含量(total water content,TWC)一定时,随着冰水含量比IWC与LWC之比的增加,结冰覆盖面积逐渐减小,最大结冰厚度先增大后减小,冰形由冠状逐渐变为尖角状,当IWC与LWC分别为0.4 g·m^(-3)和1.0 g·m^(-3)时,驻点处的结冰厚度达到最大值;对于高IWC工况,NRC黏附模型的驻点结冰厚度更接近实验结果,误差为7.2%;对于低IWC工况,NTI模型与NRC模型的驻点结冰厚度接近;侵蚀作用主要影响翼型驻点附近的区域,IWC或LWC的增大均会加剧侵蚀效应。研究可为飞行器高效防除冰系统的设计提供理论依据。展开更多
双供水供气系统是保证结冰风洞实现过冷大水滴(Super-cooled Large Droplet,SLD)云雾模拟能力的关键,针对现有喷雾系统存在SLD云雾模拟能力不足、运行包线有待扩展等问题,研制了一套大型结冰风洞双供水供气喷雾控制系统。针对喷雾系统...双供水供气系统是保证结冰风洞实现过冷大水滴(Super-cooled Large Droplet,SLD)云雾模拟能力的关键,针对现有喷雾系统存在SLD云雾模拟能力不足、运行包线有待扩展等问题,研制了一套大型结冰风洞双供水供气喷雾控制系统。针对喷雾系统控制变量多、测量点数大等特点,基于工业以太网络建立分布式控制系统,制定了试验流程、方法与策略,建立了完善的双供水供气喷雾试验技术,并开展了系统调试与验证。试验结果表明,双路水压、气压控制精度均稳定在1%以内,达到了系统设计指标,该系统可为后续我国飞行器适航审定提供有力支撑。展开更多
针对飞机结冰情况下的冰孔隙率测量问题,提出并评估了一种基于动态小波指纹技术的超声波孔隙率测量方法。通过理论模型和有限元仿真分析了超声纵波的传播过程,阐述了孔隙大小等因素对孔隙率测量的影响机理。结合20块冰样品的60组超声波...针对飞机结冰情况下的冰孔隙率测量问题,提出并评估了一种基于动态小波指纹技术的超声波孔隙率测量方法。通过理论模型和有限元仿真分析了超声纵波的传播过程,阐述了孔隙大小等因素对孔隙率测量的影响机理。结合20块冰样品的60组超声波测量数据,生成了小波指纹图像,并提取了11维关键特征。基于主成分分析和多项式拟合,所实现的孔隙率测量均方根误差(Root mean square error,RMSE)达到1.144%,说明本文方法比传统的峰值拟合方法更稳定、准确。展开更多
文摘为探究冰晶与过冷水滴共存时的混合相结冰特性,基于FENSAP-ICE结冰计算平台,以NACA0012翼型为研究对象,采用阻力系数对非球形冰晶的运动过程进行修正,考虑了冰晶黏附效应和侵蚀效应的影响,建立了欧拉框架下冰晶运动、碰撞、黏附、结冰和侵蚀全物理过程的混合相结冰数值计算方法。分析了冰晶质量浓度(ice water content,IWC)、液态水质量浓度(liquid water content,LWC)以及冰晶黏附和侵蚀效应对结冰形态和结冰厚度的影响规律,对比了NTI和NRC两种冰晶黏附模型的适用条件。研究结果表明:当总水含量(total water content,TWC)一定时,随着冰水含量比IWC与LWC之比的增加,结冰覆盖面积逐渐减小,最大结冰厚度先增大后减小,冰形由冠状逐渐变为尖角状,当IWC与LWC分别为0.4 g·m^(-3)和1.0 g·m^(-3)时,驻点处的结冰厚度达到最大值;对于高IWC工况,NRC黏附模型的驻点结冰厚度更接近实验结果,误差为7.2%;对于低IWC工况,NTI模型与NRC模型的驻点结冰厚度接近;侵蚀作用主要影响翼型驻点附近的区域,IWC或LWC的增大均会加剧侵蚀效应。研究可为飞行器高效防除冰系统的设计提供理论依据。
基金supported in part by Key Laboratory of Icing and Anti/De-icing of CARDC(No.IADL20210414)the Science and Technology Project of Hebei Education Department(No.JQN2021016).
文摘双供水供气系统是保证结冰风洞实现过冷大水滴(Super-cooled Large Droplet,SLD)云雾模拟能力的关键,针对现有喷雾系统存在SLD云雾模拟能力不足、运行包线有待扩展等问题,研制了一套大型结冰风洞双供水供气喷雾控制系统。针对喷雾系统控制变量多、测量点数大等特点,基于工业以太网络建立分布式控制系统,制定了试验流程、方法与策略,建立了完善的双供水供气喷雾试验技术,并开展了系统调试与验证。试验结果表明,双路水压、气压控制精度均稳定在1%以内,达到了系统设计指标,该系统可为后续我国飞行器适航审定提供有力支撑。
基金supported in part by the National Natural Science Foundation of China(Nos.12172372,12132019)the National Major Science and Technology Projects(No.J2019-III-0010-0054).
文摘掌握结冰云雾参数的分布对于飞机结冰分析具有重要意义。为了获得这些参数,传统的高保真数值模拟技术计算效率低,难以应用于需要实时评估结冰的工程场景。为了克服这一困难,通过本征正交分解(Proper orthogonal decomposion,POD)方法与Kriging技术相结合,提出了一种非侵入式结冰云雾参数计算代理模型。该模型以4个飞行参数和2个云参数作为输入变量,模型输出为液体水含量(Liquid water content,LWC)和液滴收集系数。采用准三维NACA0012翼型验证了模型的准确性和计算效率。4个测试案例的数值结果表明:POD_Kriging模型准确、有效。相比于经典的FENSAP‐ICE软件,所开发的代理模型能够更有效的得到结冰云雾场。
基金funded by the National Natural Science Foundations of China(No.52105214)Si⁃chuan Science and Technology Program(No.2022NSF⁃SC1928)the Key Laboratory of Icing and Anti/De-ic⁃ing of CARDC(Nos.IADL 20210403,IADL20210103).
基金supported in part by the Open Fund of Key Laboratory of Icing and Anti/Deicing(No.IADL20200305)the Scientific Research Project of Tianjin Municipal Education Commission(No.2020KJ036)。
基金funded by the Key Laboratory of Icing and Anti/De-icing of CARDC(No.IADL 20210202)。
文摘针对飞机结冰情况下的冰孔隙率测量问题,提出并评估了一种基于动态小波指纹技术的超声波孔隙率测量方法。通过理论模型和有限元仿真分析了超声纵波的传播过程,阐述了孔隙大小等因素对孔隙率测量的影响机理。结合20块冰样品的60组超声波测量数据,生成了小波指纹图像,并提取了11维关键特征。基于主成分分析和多项式拟合,所实现的孔隙率测量均方根误差(Root mean square error,RMSE)达到1.144%,说明本文方法比传统的峰值拟合方法更稳定、准确。
基金supported by Sichuan Science and Technology Program(No.2021YFG0194)the Key Laboratory of Icing and Anti-icing,China Aerodynamics Research and Development Center(No.IADL20210410).
