三维旋转部件复杂表面结冰数值模拟

发布时间：2021-06-22 22:47

　　为模拟旋转部件复杂表面的结冰过程,开展旋转空气流场、水滴撞击,以及水膜流动结冰热力学模型研究。采用旋转坐标系进行处理,将惯性系下的周期转动边界转换为定常流动边界,求解其N-S方程,获得旋转空气流场。在此基础上,将科里奥利加速度及离心加速度引入水滴流动的控制方程,利用欧拉方法建立水滴运动撞击旋转壁面的撞击特性模型。最后,在旋转坐标系下对表面水膜的受力运动情况进行分析,建立了考虑离心力与科里奥利力影响的三维旋转表面水膜流动结冰热力学模型。以旋转圆柱为对象,进行了仿真计算,结果表明,所建立的模型对旋转部件的水滴撞击与结冰模拟是可行的,且随旋转速度的增加,水滴撞击与结冰区域的偏移更加显著。 

【文章来源】：飞机设计. 2020,40(05)

【文章页数】：8 页

【部分图文】：

旋转体模型

将旋转体模型导入ICEM软件,对其进行三维结构化网格划分,并对内表面和圆柱叶片表面附近的网格进行加密,最终划分出的结构网格数量约为736万,网格划分如图2所示。2.2 模型计算方法

图4为叶片静止时计算得到的结冰冰形。可以看到,结冰区域覆盖了圆柱前缘大部分区域,比水滴撞击区域要大,说明这种情况下为明冰,有水膜溢流的作用。图4 结冰冰形 (固定)

【参考文献】：
期刊论文
[1]旋转部件复杂表面水滴撞击计算[J]. 申晓斌,张志强,林贵平,穆作栋,卜雪琴.  空气动力学学报. 2016(06)
[2]水平轴风力机结冰及其影响计算分析[J]. 易贤,王开春,马洪林,朱国林.  太阳能学报. 2014(06)
[3]发动机旋转整流帽罩的水滴撞击特性分析[J]. 赵秋月,董威,朱剑鋆.  燃气涡轮试验与研究. 2011(04)
[4]Numerical simulation of ice accretion prediction on multiple element airfoil[J]. CAO YiHua,ZHONG Guo & MA Chao School of Aeronautical Science and Engineering,Beijing University of Aeronautics and Astronautics,Beijing 100191,China.  Science China（Technological Sciences）. 2011(09)



本文编号：3243675