發(fā)布時間：2020-12-09 09:24

　　當飛機穿越含有過冷水滴的云層時,水滴會和飛機表面發(fā)生碰撞,發(fā)生積冰現(xiàn)象。飛機積冰后,特別是提供升力的主要部件機翼發(fā)生積冰后,飛機的升力下降,阻力增加,失速迎角變小,嚴重影響了飛行安全。飛機積冰主要有工程估算、試驗和數(shù)值模擬三種研究方法,本文采用數(shù)值模擬方法對飛機積冰以及積冰后全機氣動特性進行研究。在二維積冰方面,本文發(fā)展了一套翼型積冰數(shù)值模擬軟件,并對積冰影響因素進行了深入分析。外流場求解可根據(jù)具體積冰條件,選擇Euler或N-S求解器;水滴撞擊特性采用Lagrange法進行計算;積冰模型采用經(jīng)典的Messinger模型。在積冰動網(wǎng)格技術(shù)方面,發(fā)展了動彈網(wǎng)格方法和基于Gridgen軟件的網(wǎng)格自動生成方法。對NACA0012進行積冰計算,得到了與試驗結(jié)果相吻合的冰形,驗證了所發(fā)展的計算軟件的可靠性。在霜冰狀態(tài)下,針對不同條件,開展了大量數(shù)值模擬,得到了不同條件下的積冰冰形,并對不同參數(shù)對翼型積冰冰形的影響規(guī)律與機理進行了深入分析,給出了分析結(jié)論。在三維積冰方面,本文基于駐點位置在積冰過程中的重要性,發(fā)展了一種三維積冰二維化方法。首先在機翼上截取典型剖面,考慮三維效應(yīng),得到各剖面的當?shù)赜��?.. 

【文章來源】：南京航空航天大學(xué)江蘇省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：70 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
注釋表
縮略詞
第一章 緒論
    1.1 飛機積冰初步
        1.1.1 飛機積冰現(xiàn)象
        1.1.2 飛機積冰冰形
        1.1.3 飛機積冰的影響因素
        1.1.4 飛機積冰的研究方法概述
    1.2 國內(nèi)外飛機積冰的數(shù)值模擬研究進展
        1.2.1 國外飛機積冰的數(shù)值模擬研究進展
        1.2.2 國內(nèi)飛機積冰的數(shù)值模擬研究進展
    1.3 飛機積冰數(shù)值模擬中的兩個問題
        1.3.1 積冰動網(wǎng)格技術(shù)
        1.3.2 三維積冰數(shù)值模擬
    1.4 本文工作及研究特色
第二章 積冰動網(wǎng)格處理技術(shù)
    2.1 引言
    2.2 結(jié)構(gòu)網(wǎng)格和非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格
        2.2.1 結(jié)構(gòu)網(wǎng)格
        2.2.2 非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格
    2.3 動彈網(wǎng)格
        2.3.1 彈簧法
            2.3.1.1 平衡長度的確定
            2.3.1.2 倔強系數(shù)的確定
            2.3.1.3 頂點彈簧法
        2.3.2 彈簧法算例
    2.4 基于Gridgen軟件的網(wǎng)格自動生成
        2.4.1 方法介紹
        2.4.2 網(wǎng)格自動生成算例
    2.5 本章小結(jié)
第三章二維積冰數(shù)值模擬
    3.1 引言
    3.2 外流場求解
        3.2.1 控制方程
            3.2.1.1 Euler方程
            3.2.1.2 N-S方程
        3.2.2 有限體積法空間離散
            3.2.2.1 對流通量項的計算
            3.2.2.2 粘性通量項的計算
        3.2.3 時間離散
        3.2.4 邊界條件
            3.2.4.1 物面邊界條件
            3.2.4.2 遠場邊界條件
        3.2.5 加速收斂措施
            3.2.5.1 當?shù)貢r間步長
            3.2.5.2 殘值光順
        3.2.6 湍流模型
    3.3 過冷水滴的撞擊特性模型
        3.3.1 水滴軌跡的計算
            3.3.1.1 水滴軌跡運動方程的建立
            3.3.1.2 水滴軌跡的求解
        3.3.2 撞擊特性的求解
            3.3.2.1 水滴撞擊極限
            3.3.2.2 局部水收集系數(shù)
    3.4 積冰質(zhì)量計算模型
        3.4.1 Messinger模型的建立
            3.4.1.1 基本假設(shè)
            3.4.1.2 質(zhì)量守恒方程
            3.4.1.3 能量守恒方程
        3.4.2 Messinger模型的求解
    3.5 積冰冰形的確定
    3.6 軟件特色和框架
    3.7 二維積冰算例
        3.7.1 翼型積冰驗證算例
        3.7.2 長時間翼型積冰算例
    3.8 本章小結(jié)
第四章 霜冰下不同參數(shù)對翼型積冰影響特性分析
    4.1 迎角因素
    4.2 飛行速度和水滴直徑因素
    4.3 弦長因素
    4.4 翼型厚度因素
    4.5 本章小結(jié)
第五章 三維積冰數(shù)值模擬及氣動特性分析
    5.1 機翼積冰數(shù)值模擬方法
        5.1.1 典型剖面選取
        5.1.2 全機流場計算
        5.1.3 當?shù)赜�角確定
        5.1.4 剖面冰形計算
        5.1.5 三維冰形擬合
    5.2 某型飛機全機積冰與氣動特性計算
        5.2.1 全機積冰
        5.2.2 積冰前后全機氣動特性計算
    5.3 本章小結(jié)
第六章 工作總結(jié)與展望
    6.1 全文工作總結(jié)
    6.2 展望
參考文獻
致謝
在學(xué)期間的研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文


【參考文獻】：
期刊論文
[1]水滴撞擊特性的高效計算方法[J]. 周志宏,易賢,桂業(yè)偉,李鳳蔚.  空氣動力學(xué)學(xué)報. 2014(05)
[2]機翼結(jié)冰過程的數(shù)值模擬[J]. 楊勝華,林貴平.  航空動力學(xué)報. 2011(02)
[3]基于非結(jié)構(gòu)動網(wǎng)格的非定常流數(shù)值模擬方法[J]. 伍貽兆,田書玲,夏健.  航空學(xué)報. 2011(01)
[4]飛機三維結(jié)冰模型及其數(shù)值求解方法[J]. 易賢,桂業(yè)偉,朱國林.  航空學(xué)報. 2010(11)
[5]非結(jié)構(gòu)動網(wǎng)格生成的彈簧-插值聯(lián)合方法[J]. 周璇,李水鄉(xiāng),陳斌.  航空學(xué)報. 2010(07)
[6]S-A湍流模型在N-S方程求解中的應(yīng)用研究[J]. 李廣寧,李杰,李鳳蔚.  彈箭與制導(dǎo)學(xué)報. 2006(SA)
[7]基于N-S方程的翼型結(jié)冰數(shù)值模擬[J]. 蔣勝矩,李鳳蔚.  西北工業(yè)大學(xué)學(xué)報. 2004(05)
[8]云微物理參數(shù)在飛機積冰分析和預(yù)報中的應(yīng)用研究[J]. 曹麗霞,紀飛,劉健文,白潔,王新煒.  氣象. 2004(06)
[9]過冷水滴撞擊結(jié)冰表面的數(shù)值模擬[J]. 張大林,楊曦,昂海松.  航空動力學(xué)報. 2003(01)
[10]翼型積冰的數(shù)值模擬[J]. 易賢,朱國林,王開春,李樹民.  空氣動力學(xué)學(xué)報. 2002(04)

博士論文
[1]迎風表面三維積冰的數(shù)學(xué)模型與計算方法研究[D]. 曹廣州.南京航空航天大學(xué) 2011
[2]飛機積冰的數(shù)值計算與積冰試驗相似準則研究[D]. 易賢.中國空氣動力研究與發(fā)展中心 2007

碩士論文
[1]二維翼型積冰生長過程的數(shù)值模擬計算[D]. 付強.哈爾濱工程大學(xué) 2013
[2]翼型結(jié)冰過程的數(shù)值模擬[D]. 朱東宇.南京航空航天大學(xué) 2009
[3]基于動態(tài)對接網(wǎng)格的非定常流動計算方法研究[D]. 許和勇.西北工業(yè)大學(xué) 2006
[4]非結(jié)構(gòu)動網(wǎng)格下非定常氣動力計算和嗡鳴研究[D]. 史愛明.西北工業(yè)大學(xué) 2003



本文編號：2906667