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基于欧拉壁面液膜模型的三维热气防冰腔数值仿真

李延 郭涛 常红亮

李延, 郭涛, 常红亮等 . 基于欧拉壁面液膜模型的三维热气防冰腔数值仿真[J]. 北京航空航天大学学报, 2018, 44(5): 959-966. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2017.0362
引用本文: 李延, 郭涛, 常红亮等 . 基于欧拉壁面液膜模型的三维热气防冰腔数值仿真[J]. 北京航空航天大学学报, 2018, 44(5): 959-966. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2017.0362
LI Yan, GUO Tao, CHANG Honglianget al. Numerical simulation of 3D hot-air anti-icing chamber based on Eulerian wall film model[J]. Journal of Beijing University of Aeronautics and Astronautics, 2018, 44(5): 959-966. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2017.0362(in Chinese)
Citation: LI Yan, GUO Tao, CHANG Honglianget al. Numerical simulation of 3D hot-air anti-icing chamber based on Eulerian wall film model[J]. Journal of Beijing University of Aeronautics and Astronautics, 2018, 44(5): 959-966. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2017.0362(in Chinese)

基于欧拉壁面液膜模型的三维热气防冰腔数值仿真

doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2017.0362
详细信息
    作者简介:

    李延 男, 硕士, 工程师。主要研究方向:飞机防除冰系统设计与仿真计算

    郭涛 男, 博士, 高级工程师。主要研究方向:飞机防除冰系统设计

    常红亮 男, 学士, 研究员。主要研究方向:飞机防除冰系统设计

    通讯作者:

    李延, E-mail: 276637284@qq.com

  • 中图分类号: V244.1+.5

Numerical simulation of 3D hot-air anti-icing chamber based on Eulerian wall film model

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  • 摘要:

    提出了一种基于欧拉壁面液膜(EWF)模型的热气防冰腔性能仿真计算的新方法。通过FLUENT软件用户自定义标量(UDS)框架求解水滴控制方程获取三维表面水滴撞击特性。通过对各微元的水收集率、水膜蒸发率等进行质量平衡分析得到了通过该微元的质量流量,并以此作为EWF模型质量流量边界条件进行空气驱动下三维水膜厚度分布的计算,进而建立了防冰表面水膜流动动态模型。在此基础上建立了适用于三维防冰表面的耦合换热模型,通过引入亚松弛因子实现了内外流场、水膜流动及蒙皮导热的松散耦合求解。通过对某发动机短舱模型三维算例计算结果的分析和对比,结果表明所采用的计算方法是合理可信的,可以用于三维防冰腔性能的计算。

     

  • 图 1  防冰表面水的流动

    Figure 1.  Water flow on anti-icing surface

    图 2  短舱几何外形及其防护区域

    Figure 2.  Nacelle's geometric shape and protection area

    图 3  短舱防冰腔

    Figure 3.  Nacelle anti-icing chamber

    图 4  水滴局部收集系数计算结果的对比

    Figure 4.  Comparison of water droplet local collection coefficient

    图 5  不同时刻的水膜厚度分布

    Figure 5.  Water film thickness distribution at different time

    图 6  防护区域外的水膜厚度分布

    Figure 6.  Water film thickness distribution in non-protection area

    图 7  加热区域蒙皮表面温度分布对比

    Figure 7.  Comparison of skin temperature distribution of heated area

    图 8  不同截面蒙皮表面温度分布对比

    Figure 8.  Comparison of skin temperature distribution on different sections

    图 9  等效对流换热系数分布

    Figure 9.  Distribution of equivalent convective heat transfer coefficient

    表  1  计算条件

    Table  1.   Calculation conditions

    参数 马赫数 环境压力/Pa 环境温度/℃ 水滴直径/μm 液态水含量/(g·m-3) 供气压力/kPa 供气温度/℃
    数值 0.3 70 124 -9.4 20 0.5 350 150
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出版历程
  • 收稿日期:  2017-05-31
  • 录用日期:  2017-08-11
  • 网络出版日期:  2018-05-20

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