[发明专利]基于大水滴飞溅与最小质量损失率的水滴收集率计算方法有效

专利信息
申请号: 202110462830.6 申请日: 2021-04-28
公开(公告)号: CN112906140B 公开(公告)日: 2021-08-03
发明(设计)人: 李伟斌;赵凡;马洪林;王跃军;王应宇 申请(专利权)人: 中国空气动力研究与发展中心计算空气动力研究所
主分类号: G06F30/15 分类号: G06F30/15;G06F30/28;G06F113/08;G06F119/14
代理公司: 成都华风专利事务所(普通合伙) 51223 代理人: 徐丰
地址: 621000 四*** 国省代码: 四川;51
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摘要:
搜索关键词: 基于 水滴 飞溅 最小 质量 损失率 收集 计算方法
【说明书】:

发明公开了基于大水滴飞溅与最小质量损失率的水滴收集率计算方法,属于航空航天技术领域,方法包括:确定被模拟飞行器的计算外形的网格Ω、水滴流场信息;计算不发生飞溅条件下的计算外形的第一水滴收集率;考虑最小质量损失率的基础上,计算飞溅导致的质量损失率fm;在第一水滴收集率的基础上去除质量损失得到计算外形最终的水滴收集率。本发明在考虑最小质量损失率的基础上,计算飞溅导致的质量损失率,即对飞溅造成的质量损失进行了人为最小限制,进而有效避免了发生飞溅情况时质量损失少甚至不损失的问题,一定程度上提升了飞溅效应对收集率的影响作用,使得数值模拟更贴近物理实际,预测精准度高。

技术领域

本发明涉及航空航天技术领域,尤其涉及基于大水滴飞溅与最小质量损失率的水滴收集率计算方法。

背景技术

飞机结冰直接影响飞机的气动性能,严重时会导致机毁人亡的重大事故,开展飞机结冰研究对提高飞行安全和飞行效率具有重要意义。在经过半个多世纪的深入研究,小水滴结冰得到了系统的理论和应用成果。然而,过冷大水滴(Supercooled Large Droplet,SLD,平均粒径大于50μm)结冰的研究才刚刚起步,诸多关键问题亟需突破和解决。

SLD结冰首次被发现于美国鹰航ATR-72-212飞行事故,常常出现在冻雨、冻毛毛雨等结冰气象条件下。相较于小水滴,SLD由于具有更大的尺寸,其气动跟随性便更差,使得撞击结冰的范围更广、结冰量更多。同时,SLD作为更明显的受力体,其动力学行为更显著,常出现变形、破碎、反弹、飞溅等效应,使得结冰的过程更复杂,导致SLD结冰试验、数值仿真与防/除冰等问题的研究更为艰难。

SLD以一定的动能部分或全部离开飞机壁面,最终影响的是结冰表面的局部水滴收集系数,即SLD飞溅是水滴收集率的主要影响因素,且更容易被记录、被量化,是目前SLD结冰研究的突破口。基于风洞试验数据,出现了多种关于SLD的动力学模型,取得了一定的结果,然而基于现有动力学模型在SLD条件下进行结冰风洞试验,其大水滴飞溅效应的收集率与对应的真实条件下水滴收集率仍具有一定的差异,在此基础上,有必要进一步开展大水滴飞溅效应的收集率计算方法研究。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术大水滴飞溅效应的收集率计算精准度不够高的问题,提供了一种基于大水滴飞溅与最小质量损失率的水滴收集率计算方法。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的:基于大水滴飞溅与最小质量损失率的水滴收集率计算方法,所述方法包括被模拟飞行器的计算外形表面水滴收集率步骤,具体为:

确定被模拟飞行器的计算外形的网格Ω以及被模拟飞行器的水滴流场信息;

根据所述网格Ω以及水滴流场信息计算不发生飞溅条件下的计算外形的第一水滴收集率;

考虑最小质量损失率的基础上,根据网格Ω以及水滴流场信息计算飞溅导致的质量损失率fm

在第一水滴收集率的基础上去除质量损失得到计算外形最终的水滴收集率。

作为一选项,所述确定被模拟飞行器的计算外形的网格Ω具体包括:采用网格生成软件,以计算外形作为输入,进而生成计算拓扑和网格。

作为一选项,所述确定被模拟飞行器的水滴流场信息具体包括:采用水滴流场软件或程序,以空气流场信息作为输入,计算得到计算外形的网格的对应水滴流场信息。

作为一选项,所述空气流场信息的计算具体包括:采用空气流场计算软件或程序,以计算外形的网格作为输入,计算得到网格对应的空气流场信息。

作为一选项,所述质量损失率fm的计算公式为:

fm=max{0.7(1-sin)[1-e-0.092(K-200)],}

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