[发明专利]一种结冰风洞试验冰形面积计算方法

权利要求书

1.一种结冰风洞试验冰形面积计算方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)数字化冰形几何轮廓线

对试验中绘制的冰形轮廓线网格图纸进行数字化扫描，定义数字化坐标系，提取翼型和冰形轮廓线离散坐标点，绘制冰形轮廓线图；

(2)计算积冰厚度分布

根据翼型和冰形轮廓线离散坐标点，计算冰形轮廓线各离散点处积冰厚度，绘制积冰厚度分布图；

绘制积冰厚度分布图的具体步骤为：

2-1.计算翼型离散点翼面距离S，其中S_j表示翼型离散点j的翼面距离；

以翼型前缘点为原点，计算翼型各离散点j沿翼型表面到原点的距离S_j，其中上翼面处S_j为正，下翼面处S_j为负，j＝1对应上翼面最大S处，

式中，X_A,k和Y_A,k表示翼型离散点k对应的横纵坐标，N_o表示翼型前缘点对应的翼型离散点数组序号；

2-2.计算冰形离散点的积冰厚度T，其中T_i表示冰形离散点i的积冰厚度；

计算各冰形离散点与翼型所有离散点间的距离，选取其中最短距离作为冰形离散点i到翼型的积冰厚度T_i，同时记录对应的翼型投影点序号J_i，

式中，X_IS,i和Y_IS,i表示冰形离散点i对应的横纵坐标，N_A表示翼型总离散点个数；X_A,j和Y_A,j表示翼型离散点j对应的横纵坐标；

2-3.以冰形离散点的积冰厚度T为纵坐标，以对应翼型离散点翼面距离S为横坐标，绘制积冰厚度分布图；

(3)计算冰形面积

计算冰形轮廓线与翼型曲线围成的冰形面积。

2.根据权利要求1所述的结冰风洞试验冰形面积计算方法，其特征在于，所述步骤(1)中，所述的定义数字化坐标的具体方法为：将翼型前缘点设为坐标原点，X轴沿翼型弦线，指向翼型尾部，Y轴从翼型下翼面指向上翼面。

3.根据权利要求1所述的结冰风洞试验冰形面积计算方法，其特征在于，所述步骤(1)中，在提取完翼型和冰形轮廓线离散坐标点后，以模型弦长为特征长度，对提取的冰形轮廓线离散化坐标点进行无量纲化处理，绘制无量纲化的冰形轮廓线图。

4.根据权利要求1所述的结冰风洞试验冰形面积计算方法，其特征在于，所述步骤(3)中，计算冰形面积时，根据积冰厚度分布图，各冰形离散点对应的冰形厚度线将冰形分割成了许多不同形状的冰形单元：四边形、多边形和三角形，分别计算四边形面积A₁、多边形面积A₂和三角形面积A₃，将以上不同形状的冰形单元面积求和，即可得到冰形总面积A_IS，

A_IS＝∑A₁+∑A₂+∑A₃。

5.根据权利要求4所述的结冰风洞试验冰形面积计算方法，其特征在于，所述的四边形冰形单元的计算式为：

则A1表示为

其中，S_Ji表示翼型投影点J_i的翼面距离，和表示翼型投影点J_i对应的横纵坐标。

6.根据权利要求4所述的结冰风洞试验冰形面积计算方法，其特征在于，所述的多边形冰形单元的计算式为：

其中，

其中，k表示翼型离散点，J_i表示翼型投影点。

7.根据权利要求4所述的结冰风洞试验冰形面积计算方法，其特征在于，所述的三角形冰形单元的计算式为：

p＝(T_i+D_u+T_i+1)/2,

其中，b是相邻冰形点积冰厚度矢量的旋度在Z方向上的投影，

为冰形点i对应的积冰厚度矢量。