结冰融冰过程的数值模拟

发布时间：2017-07-03 22:14

  本文关键词：结冰融冰过程的数值模拟

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【摘要】：结冰融冰现象与我们的日常生产生活密切相关,对该现象的数值模拟已成为近年来数值传热学中的一个热点。本文基于固定网格采用焓方法对飞机机翼的融冰过程和方腔中含自然对流的结冰过程分别进行了数值模拟。 研究内容包括:介绍了结冰的原理,研究结冰融冰问题的意义及现状,概述了数值模拟该问题的主要方法。对带有相变导热的两种常用数学模型,即显热容法模型和焓法模型分别进行了详细分析,对相变传热中含自然对流的情况建立了完备的数学模型。确定了本文数值模拟所采用的网格的生成技术,对流扩散项的离散格式,压力修正与速度修正方法,以及非线性代数方程组的求解方法。本文模拟的飞机机翼融冰过程为无自然对流的相变传热过程,将控制方程中自然对流部分简化,然后分别对三种不同冰形的融化过程进行了数值模拟。采用含自然对流情况的数值模拟方法对方腔内水的结冰过程进行了计算,研究了网格疏密和计算时间步长对计算结果的影响,并将计算结果与相关文献的实验结果进行了对比,结果吻合良好,表明自然对流对结冰过程的影响较大。
【关键词】：结冰 融冰 数值模拟 相变传热 焓法 自然对流
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2005
【分类号】：V321.229
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-6
• 目录6-8
• 符号表8-10
• 第一章 绪论10-19
• 1.1 结冰原理10-14
• 1.1.1 结冰过程10-11
• 1.1.2 冰核形成机理11-12
• 1.1.3 过冷度的影响12-14
• 1.2 结冰融冰问题的研究背景及意义14-17
• 1.2.1 节能领域的研究意义14-15
• 1.2.2 飞机防冰系统中的研究意义15-17
• 1.3 认识发展过程及研究现状17-18
• 1.4 本文的主要工作18-19
• 第二章 相变传热及其数学模型19-32
• 2.1 固液相变传热19-20
• 2.1.1 结冰、融冰相变问题的特点19-20
• 2.2 数值求解方法20-21
• 2.3 相变导热问题的数学模型21-29
• 2.3.1 焓方法23-28
• 2.3.2 显热容法28-29
• 2.3.2.1 液相率、固相率的概念28-29
• 2.3.2.2 显热容法数学模型29
• 2.4 含自然对流的相变问题的数学模型29-32
• 2.4.1 建立模型的假设条件29-30
• 2.4.2 数学模型30-32
• 第三章 数值模拟方法32-43
• 3.1 网格生成技术32-33
• 3.2 控制方程离散33-34
• 3.3 对流项离散格式34-36
• 3.4 同位网格上的压力修正与速度修正36-39
• 3.5 数值方法39-43
• 3.5.1 SIP 方法40-43
• 第四章 数值模拟结果43-60
• 4.1 相变导热的数值模拟43-50
• 4.1.1 计算对象43-45
• 4.1.2 电加热除冰过程计算结果及分析45-50
• 4.2 含自然对流的相变过程的数值模拟50-60
• 4.2.1 计算对象及计算网格51
• 4.2.2 计算结果51-60
• 第五章 结论与展望60-61
• 参考文献61-65
• 致谢65-66
• 研究生期间发表的论文66

【引证文献】

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 郭晓娟;基于ANSYS的保温包装温度场数值模拟[D];江南大学;2011年

2 韩莎;有限体积法在大电流融化导线覆冰问题中的应用研究[D];华北电力大学;2011年

3 沈东;发动机前缘导向叶片复合材料热气防冰系统性能研究[D];南京航空航天大学;2009年

4 纪超;动车除冰方法实验研究与模拟分析[D];天津大学;2012年

5 张晓兰;汽车挡风玻璃除霜性能研究[D];上海交通大学;2007年

6 马宁;汽车风挡除霜性能控制分析[D];吉林大学;2007年

7 张艳丽;水滴生成及其悬浮冻结的理论分析与实验研究[D];南京理工大学;2007年

8 刘凤青;泡沫金属对相变蓄热强化性能的数值模拟及实验研究[D];河北科技大学;2010年

9 关鑫;季节性雪蓄冷传热问题研究[D];大庆石油学院;2010年

10 徐辉;基于相变控制的微流体流量分配方法研究[D];大连理工大学;2012年

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本文编号：515343