發(fā)布時間：2020-07-05 12:45

【摘要】：結冰嚴重威脅飛機安全,飛機結冰探測技術是結冰防護系統(tǒng)的重要組成部分,結冰條件探測技術直接探測氣象條件以判斷潛在的結冰危害,是結冰探測領域出現(xiàn)的新方向,相比于凍結型結冰探測方法,具有準確性高和預警性好的特點,有利于飛機適航審定過程,對于提高飛機結冰安全防護水平具有一定意義。首先本文對結冰探測技術進行分析,重點研究了一種基于傳熱原理的結冰條件探測方法,包括探測器導流構型的設計、探頭的布置和測量電路的實現(xiàn)。接著采用拉格朗日方法建立水滴運動方程,完成水滴運動軌跡的計算,并基于探頭在氣液兩相流中的傳熱原理,建立圓柱繞流熱力學模型。然后采用CFD數值仿真方法搭建數值計算基礎平臺,編寫UDF并鏈入數值計算模型中,對流場進行數值計算并分析計算結果以及該數值計算平臺的有效性。接著基于數值計算基礎平臺模擬液滴的運動、撞擊、蒸發(fā)相變等過程,研究分析液態(tài)水含量、水滴粒徑、飛行速度、大氣溫度等參數對測量模型的影響。最后分析數值計算結果,進一步得出通過補償方法來實現(xiàn)結冰氣象條件的解算。數值計算結果顯示,恒溫工作模式下,該雙探頭探測器構型實現(xiàn)了對空氣對流換熱的補償作用,而且在飛行速度、大氣溫度的特定影響下,液態(tài)水含量仍然可以用探頭電阻的電功率來測量,進而可以結冰限制包線為基準解算結冰氣象條件。
【學位授予單位】：華中科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：V321.229;V244.15
【圖文】：

冰探測方法振技術的探測方法發(fā)展最為成熟，該方法所使用的敏感，當有液態(tài)水在表面凍結成冰時，會影響振動體的振動響振動頻率的大小，利用這一原理可以實現(xiàn)結冰探測的致伸式縮結冰傳感器、平膜式結冰傳感器、諧振筒式結實現(xiàn)的。為美國 Goodrich 公司研制的磁致伸縮式結冰探測器的結有磁致伸縮性的材料制作而成，當同時受到激勵線圈的就會沿探頭的軸向方向振動，此時內部控制線路會控制振運動[17]。當探頭上出現(xiàn)結冰現(xiàn)象時，探頭的諧振頻率當諧振頻率降低到預先設置的閾值時探測器發(fā)出結冰告置，除冰結束后停止加熱，待探頭冷卻又開始重新結冰過程，同時通過該周期時間我們可以了解到結冰強度等

有些情況下會降低計算誤差、提高精度，但是劃分網格的工作量大，尤其對于結構復雜的幾何外形，還可能存在較高的數值偽擴散現(xiàn)象；非結構化網格系統(tǒng)生成相對簡單，節(jié)點分布是任意性的，在采用二階迎風離散格式的情況下也具有較高的精度，而且網格的疏密容易受到控制，能夠很好的解決邊界問題，適于具有復雜外形的幾何結構模型[44]。因此，此處計算區(qū)域的離散化采用三角形的非結構化網格，對于研究探頭撞擊特性、蒸發(fā)模型時可能出現(xiàn)的不規(guī)律、不可預測的復雜外部結構變化情況是很合適的。流場計算域和網格生成情況如圖 4-1 所示。圖(a)為計算流場示意圖，為使探頭與氣流能夠充分接觸且對流場的影響最小，將它們置于通道內距離出口尚有一段距離的地方，同時為避開豎直通道內的渦流，使 P2距離右側壁面近些。由于探頭對流動具有一定程度的影響，且是重點研究和分析的對象，其附近的數值計算應盡可能細化，所以對此處的網格進行手動加密處理，圖(b)所示是 P1附近的非結構化網格分布情況，可以看出靠近圓柱形探頭的三角形網格逐漸變得密集。P

【參考文獻】

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本文編號：2742621