資源描述：
《熱防冰表面水膜流動(dòng)換熱與冰脊生成的數(shù)值研究》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫(kù)。
1、中圖分類號(hào)：V231.1論文編號(hào)：102870218-S110學(xué)科分類號(hào)：082502碩士學(xué)位論文熱防冰表面水膜流動(dòng)換熱與冰脊生成的數(shù)值研究研究生姓名蘇長(zhǎng)明學(xué)科、專業(yè)航空宇航推進(jìn)理論與工程研究方向發(fā)動(dòng)機(jī)傳熱傳質(zhì)學(xué)指導(dǎo)教師胡婭萍副教授南京航空航天大學(xué)研究生院能源與動(dòng)力學(xué)院二О一八年三月NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofEnergyandPowerEngineeringNumericalStudyonFlowandHeatTransferof
2、WaterFilmandFormationofIceRidgesonHotSurfaceofAnti-icingAThesisinAerospacePropulsionTheoryandEngineeringbySuChangmingAdvisedbyAssociateProf.HuYapingSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringMarch,2018承諾書本人聲明所呈交的碩士學(xué)位論文是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的研
3、究成果。除了文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過(guò)的研究成果，也不包含為獲得南京航空航天大學(xué)或其他教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書而使用過(guò)的材料。本人授權(quán)南京航空航天大學(xué)可以將學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存、匯編學(xué)位論文。（保密的學(xué)位論文在解密后適用本承諾書）作者簽名：日期：南京航空航天大學(xué)碩士學(xué)位論文摘要飛機(jī)在云層中飛行時(shí)，過(guò)冷水滴撞擊在飛機(jī)迎風(fēng)表面后會(huì)失去穩(wěn)定，從而發(fā)生結(jié)冰現(xiàn)象。飛機(jī)迎風(fēng)表面結(jié)冰時(shí)不僅會(huì)增大飛機(jī)的重量，降低升阻比，嚴(yán)重時(shí)還可能釀成飛行事故。因此，研究飛機(jī)
4、結(jié)冰、防冰對(duì)確保飛行安全、提高飛機(jī)性能具有重要意義。防冰表面水膜的流動(dòng)與傳熱對(duì)結(jié)冰、防冰性能具有重要影響，但目前國(guó)內(nèi)外開發(fā)的計(jì)算軟件大多基于二維Messinger模型，該模型沒(méi)有考慮水膜的流動(dòng)?，F(xiàn)有的三維防冰計(jì)算軟件也僅對(duì)水膜流動(dòng)作簡(jiǎn)單處理，并沒(méi)有建立水膜流動(dòng)的動(dòng)量方程。本文在考慮水膜流動(dòng)的基礎(chǔ)上，發(fā)展了三維結(jié)冰、防冰數(shù)學(xué)模型和計(jì)算方法，開發(fā)了三維結(jié)冰、防冰計(jì)算程序，并進(jìn)行了結(jié)冰、防冰計(jì)算。首先，本文在已有的三維積冰計(jì)算模型的基礎(chǔ)上，考慮了水膜的蒸發(fā)對(duì)積冰的影響，發(fā)展了相應(yīng)的積冰計(jì)算方法，開發(fā)了考慮水膜蒸發(fā)的三維積冰計(jì)算程序。選取NACA001
5、2翼型作為研究對(duì)象，在公開發(fā)表文獻(xiàn)的典型工況下，進(jìn)行了積冰計(jì)算，并將計(jì)算結(jié)果與相同條件下的試驗(yàn)結(jié)果和其他結(jié)冰計(jì)算軟件的數(shù)值結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比。結(jié)果表明，在本文計(jì)算條件下，蒸發(fā)吸收的熱量占水膜總傳熱的百分比為35%，考慮水膜蒸發(fā)后，結(jié)冰量、結(jié)冰冰形和范圍都與NASA試驗(yàn)結(jié)果更吻合，表明考慮水膜蒸發(fā)對(duì)結(jié)冰研究很有必要。其次，本文在給定防冰表面的加熱熱流密度的條件下，發(fā)展了三維防冰數(shù)學(xué)模型和計(jì)算方法。通過(guò)簡(jiǎn)化N-S方程得到水膜流動(dòng)、傳熱控制方程，其中水膜的能量方程中保留對(duì)流項(xiàng)，考慮了水膜流動(dòng)對(duì)水膜傳熱的影響。采用二階迎風(fēng)格式離散能量控制方程的對(duì)流項(xiàng)，發(fā)展
6、了防冰計(jì)算的數(shù)值解法，自主開發(fā)了三維防冰計(jì)算程序。最后，選取NACA0012翼型作為研究對(duì)象，在典型的工況下進(jìn)行了防冰計(jì)算，得到了防冰熱表面水膜隨時(shí)間推進(jìn)的發(fā)展過(guò)程以及防冰熱表面的溫度分布。計(jì)算結(jié)果表明，在熱防護(hù)區(qū)，由于加熱熱流密度充足，防護(hù)區(qū)內(nèi)水膜溫度均在冰點(diǎn)以上，本文所計(jì)算的兩個(gè)算例的水膜平均溫度分別為4.5℃和5℃，與相同條件下NASA試驗(yàn)結(jié)果非常接近，該區(qū)域沒(méi)有發(fā)生結(jié)冰現(xiàn)象。隨著水膜向下游流動(dòng)到未防護(hù)區(qū)時(shí)，其溫度逐漸降低，直到冰點(diǎn)溫度以下，并相應(yīng)的在未防護(hù)區(qū)生成冰脊。關(guān)鍵詞：結(jié)冰，防冰，水膜流動(dòng)，水膜蒸發(fā)，冰脊i熱防冰表面水膜流動(dòng)換熱與
7、冰脊生成的數(shù)值研究ABSTRACTWhenanaircraftfliesinthecloud,adropofcoldwaterhitstheplane'swindwardsurfaceandwilllosestability,resultinginiceaccretion.Oncetheplaneisfrozenonthewindwardsurface,itcannotonlyincreasetheweightoftheaircraft,andreducethelift-dragratio,butalsoleadtoaflightacci-de
8、nt.Therefore,itisofgreatsignificancetostudytheiceaccretionandanti-icingofth
