發(fā)布時(shí)間：2017-09-05 01:08

  本文關(guān)鍵詞：基于數(shù)值模擬的飛機(jī)機(jī)翼積冰研究

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【摘要】：積冰現(xiàn)象是飛行事故的重要原因之一,而飛機(jī)機(jī)翼又是飛機(jī)容易產(chǎn)生積冰的主要部件。飛機(jī)在容易形成積冰的氣象條件下飛行時(shí),過冷水滴撞擊到飛機(jī)機(jī)翼迎風(fēng)表面產(chǎn)生積冰,稱之為飛機(jī)機(jī)翼積冰。機(jī)翼積冰改變了機(jī)翼氣動(dòng)外形,從而使得飛機(jī)飛行時(shí)機(jī)翼產(chǎn)生的升力降低,阻力增加,嚴(yán)重影響了飛行安全。對(duì)飛機(jī)機(jī)翼積冰主要研究方法有工程估算、試驗(yàn)研究和數(shù)值模擬。本文使用數(shù)值模擬方法對(duì)飛機(jī)機(jī)翼積冰進(jìn)行研究,主要包括:1.基于不可壓N-S方程求解空氣流場(chǎng);2.采用以Reynolds平均法為理論的S-A湍流模型;3.基于考慮空氣黏性的歐拉兩相流法建立過冷水滴運(yùn)動(dòng)方程來求解過冷水滴運(yùn)動(dòng)軌跡和撞擊特性;4.在Messinger傳統(tǒng)熱力學(xué)模型的基礎(chǔ)上,考慮了積冰表面淺水膜流動(dòng),建立了改進(jìn)型積冰熱力學(xué)模型;5.積冰表面粗糙度計(jì)算模型主要是基于美國國家航空航天局經(jīng)驗(yàn)公式和數(shù)據(jù)。本文以NACA0012和NACA0015翼型為例。數(shù)值計(jì)算了三種典型溫度下NACA0012翼型的積冰,計(jì)算結(jié)果和實(shí)驗(yàn)結(jié)果較為吻合。由此也證明了本文建立的數(shù)值模擬機(jī)翼積冰計(jì)算方法是可行、有效的。并且分析了不同積冰參數(shù)對(duì)NACA0012翼型積冰冰形、水滴收集率和過冷水滴運(yùn)動(dòng)軌跡的影響。以NACA0015翼型和兩種典型溫度下所形成積冰翼型為例,從升阻力特性、壓力分布特性和空氣繞流流動(dòng)特性,三個(gè)方面分析了機(jī)翼積冰對(duì)氣動(dòng)性能的影響。
【關(guān)鍵詞】：數(shù)值模擬 機(jī)翼積冰 空氣流場(chǎng) 過冷水滴 積冰熱力學(xué)模型 氣動(dòng)特性
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：V321.229
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-11
• 第一章 緒論11-25
• 1.1 研究背景11-13
• 1.1.1 飛機(jī)積冰現(xiàn)象11-12
• 1.1.2 飛機(jī)積冰對(duì)飛行安全的影響12-13
• 1.2 國內(nèi)外對(duì)數(shù)值模擬飛機(jī)積冰的研究現(xiàn)狀13-16
• 1.2.1 國外對(duì)數(shù)值模擬飛機(jī)積冰的研究現(xiàn)狀13-15
• 1.2.2 國內(nèi)對(duì)數(shù)值模擬飛機(jī)積冰的研究現(xiàn)狀15-16
• 1.3 飛機(jī)防冰及除冰系統(tǒng)16-18
• 1.4 飛機(jī)積冰的研究方法18-23
• 1.4.1 工程估算18
• 1.4.2 試驗(yàn)研究18-20
• 1.4.3 數(shù)值模擬20-23
• 1.5 本文研究?jī)?nèi)容及意義23-25
• 第二章 翼型空氣流場(chǎng)計(jì)算25-30
• 2.1 引言25
• 2.2 流體控制方程25-27
• 2.2.1 連續(xù)方程25-26
• 2.2.2 運(yùn)動(dòng)方程26
• 2.2.3 能量方程26-27
• 2.3 湍流模型27-28
• 2.4 本章小結(jié)28-30
• 第三章 過冷水滴運(yùn)動(dòng)和撞擊特性研究30-36
• 3.1 引言30
• 3.2 歐拉兩相流法建立水滴控制方程30-31
• 3.3 過冷水滴的撞擊特性31-34
• 3.4 本章小結(jié)34-36
• 第四章 翼型積冰的數(shù)學(xué)模型36-44
• 4.1 引言36
• 4.2 數(shù)值模擬機(jī)翼積冰的基本流程36-37
• 4.3 翼型網(wǎng)格的生成37
• 4.4 積冰熱力學(xué)模型37-40
• 4.4.1 建立積冰熱力學(xué)模型37-39
• 4.4.2 求解積冰熱力學(xué)模型39-40
• 4.5 積冰表面粗糙度40-41
• 4.6 算例分析41-42
• 4.7 本章小結(jié)42-44
• 第五章 積冰參數(shù)對(duì)翼型積冰影響特性及氣動(dòng)特性分析44-55
• 5.1 不同積冰參數(shù)對(duì)翼型積冰影響特性分析44-50
• 5.1.1 迎角的影響44-46
• 5.1.2 液滴直徑的影響46-48
• 5.1.3 液態(tài)水含量的影響48-50
• 5.2 數(shù)值模擬積冰翼型及氣動(dòng)特性分析50-54
• 5.2.1 翼型網(wǎng)格的生成及計(jì)算條件50-52
• 5.2.2 積冰對(duì)翼型升阻力特性的影響52
• 5.2.3 積冰對(duì)翼型壓力分布特性的影響52-53
• 5.2.4 積冰對(duì)翼型繞流流動(dòng)特性的影響53-54
• 5.3 本章小結(jié)54-55
• 第六章 工作總結(jié)與展望55-57
• 6.1 工作總結(jié)55-56
• 6.2 展望56-57
• 參考文獻(xiàn)57-61
• 致謝61-62
• 在學(xué)期間的研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文62

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：794909