结冰风洞中过冷大水滴云雾演化特性数值研究

• 作者: 刘森云 李明 柳庆林 王梓旭 郭向东
• 来源期刊: 航空学报
• 学科: 航空航天
• 关键词: 飞机结冰 结冰风洞 过冷大水滴 云雾演化 欧拉法
• 年，卷（期）: 2020,（8）
• 所属期刊栏目: 流体力学与飞行力学
• 页码范围: 202-219
• 页数: 18页
• 分类号: V221.3
• 语种: 中文

摘要

为明晰结冰风洞中过冷大水滴(SLD)云雾演化特性,发展了基于欧拉法的SLD液滴运动、传热和传质耦合计算方法,针对3m×2m结冰风洞主试验段水平收缩构型,分析了SLD云雾沉降收缩特性、动量平衡特性和热平衡特性,探索了液滴变形破碎的影响,评估了构型出口处SLD液滴动量平衡和热平衡状态.研究结果表明:直径超过250 μm的SLD液滴在构型内会发生显著形变,液滴尺寸越大则变形程度越强,尤其在160 m/s工况下,当液滴直径超过750 μm后,SLD液滴甚至会发生破碎;液滴变形破碎效应会增大液滴加速度和液滴温度下降率,促使SLD液滴趋近动量平衡和热平衡状态;SLD云雾(最大液滴直径小于1 000 μm)在构型出口处会出现显著的粒径浓度分层、动量分层和热分层现象,其中直径小于100 μm的小尺寸液滴速度快、温度低且不断凝结,趋于平衡态,但直径超过500 μm的大尺寸SLD液滴速度慢、温度高且不断蒸发,则显著偏离平衡态;增大试验段气流速度尽管会减弱SLD云雾粒径浓度分层程度,但会增强动量分层和热分层程度,尤其在160 m/s工况下,SLD云雾会均匀分布在构型出口中心区域内(-0.75 m＜Y＜0.75m且-0.5 m＜Z＜0.5 m),与其平衡态间的最大速度差和温度差将分别超过18m/s和20℃.

作者信息

序号	姓名	单位	发文数	被引次数	H指数	G指数
1	李明	中国空气动力研究与发展中心飞行器结冰与防/除冰重点实验室	34	119	6.0	8.0