一种机翼结冰计算方法及系统、存储介质、电子设备技术方案

本发明专利技术公开了一种机翼结冰计算方法及系统、存储介质、电子设备，属于航空技术领域，具体是一种冰晶

【技术实现步骤摘要】
一种机翼结冰计算方法及系统、存储介质、电子设备


[0001]本专利技术属于航空
，涉及一种飞机结冰计算方法，尤其涉及一种冰晶
‑
过冷水滴混合相条件下机翼结冰计算方法及系统、存储介质、电子设备。

技术介绍

[0002]结冰严重威胁飞机的飞行安全，是民用航空域密切关注的重点问题之一。首先引起人们关注的是过冷水滴引起的飞机结冰问题，目前针对过冷水滴结冰问题国内外已经开展了较多的研究工作。2014年美国联邦航空规章FAR25
‑
140和33
‑
34号修正案将过冷大水滴、冰晶以及混合相结冰问题纳入飞机结冰适航认证中，由此冰晶以及混合相结冰问题逐渐引起人们的注意。
[0003]混合相指的是空气中同时存在冰晶和过冷水滴，进而导致飞机表面发生结冰现象。由于混合相中存在冰晶，其结冰过程与单纯过冷水滴结冰有明显不同。单纯的冰晶撞击在飞机干燥表面时，由于表面温度很低，冰晶不会粘附在物体表面，不会发生结冰现象。但当冰晶撞击在飞机湿润表面时，会与表面液态水产生传热传质现象，从而发生结冰现象。同时冰晶撞击本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种冰晶
‑
过冷水滴混合相条件下机翼结冰计算方法，其特征在于：包括以下步骤：S1、将机翼表面划分为多个控制单元，计算每个控制单元的结冰质量流量S1、将机翼表面划分为多个控制单元，计算每个控制单元的结冰质量流量式中，为控制单元内收集到的冰晶的能量，包括冰晶的内能和动能；为控制单元内收集到的过冷水滴的能量，包括过冷水滴的内能和动能；为控制单元流入水的能量；为控制单元内蒸发带走的能量；为控制单元内对流换热传递的热量；为撞击到控制单元机翼表面的冰晶的质量流量；为撞击到控制单元机翼表面的过冷水滴的质量流量；为控制单元流入水的质量流量；为控制单元内蒸发的水质量流量；Cp
w
为水的定压比热容；T
w
为控制单元机翼表面水的温度；T
m
为水的相变温度；Cp
i
为冰的定压比热容；L
f
为冰的融解潜热；S2、计算每个控制单元因侵蚀导致的质量损失，控制单元的侵蚀质量流量由侵蚀效率和撞击到控制单元机翼表面的冰晶的质量流量共同决定，且小于等于控制单元的结冰质量流量；S3、根据每个控制单元的结冰质量流量和控制单元的侵蚀质量流量计算控制单元的结冰厚度；获得每个控制单元的结冰厚度后，将机翼外形沿法线方向外推，最终获得结冰冰形。2.根据权利要求1所述的冰晶
‑
过冷水滴混合相条件下机翼结冰计算方法，其特征在于：其中，S1中，所述撞击到控制单元机翼表面的过冷水滴的质量流量的计算方法为：式中，LWC为液态水含量；V
∞
为远场来流速度；β
d
为机翼表面过冷水滴收集系数；所述撞击到控制单元机翼表面的冰晶的质量流量的计算方法为：式中，IWC为冰晶含量；β
ic
为机翼表面冰晶收集系数；ε为黏附系数；ε＝K
d
Y
d
；控制单元机翼表面水的温度T
w
小于水的相变温度T
m
时，K
d
取为0；控制单元机翼表面水的温度T
w
大于等于水的相变温度T
m
时，K
d
取为0.6；Y
d
为撞击到机翼表面的过冷水滴质量占撞击到机翼表面的过冷水滴和冰晶总质量的比值；
所述控制单元流入水的质量流量等于前一个控制单元流出水的质量流量等于前一个控制单元流出水的质量流量驻点处流入控制单元的质量流量为0；所述控制单元内蒸发的水质量流量的计算方法为：式中，htc为对流换热系数；Cp
a
为空气定压比热容；ρ
a
为空气密度；R
v
为水蒸汽气体常数；L
ew
为传热传质类比准则数Lewis数；T
∞
为来流温度；e
s
(T
w
)和e
s
(T
∞
)分别为控制单元机翼表面水的温度T
w
和来流温度T
∞
对应的饱和水蒸汽压力；当T
w
≥T
m
时：e
s
(T
w
)＝611.011+44.481(T
w
‑
T
m
)+1.419(T
w
‑
T
m
)2+0.0239(T
w
‑
T
m
)3+1.744
×
10
‑4(T
w
‑
T
m
)4；当T
w
＜T
m
时：e
s
(T
w
)＝609.603+49.495(T
w
‑
T
m
)+1.739(T
w
‑
T
m
)2+0.031(T
w
‑
T
m
)3+2.292
×
10
‑4(T
w
‑
T
m
)4；当T
∞
≥T
m
时：e
s
(T
∞
)＝611.011+44.481(T
∞
‑
T
m
)+1.419(T
∞
‑
T
m
)2+0.0239(T
∞
‑
T
m
)3+1.744
×
10

【专利技术属性】
技术研发人员：王正之，刘春甫，仲威，汝翊尧，
申请(专利权)人：南京工程学院，
类型：发明
国别省市：