飛機(jī)蒙皮溫度場(chǎng)及局部結(jié)冰過(guò)程數(shù)值仿真.pdf

1、隨著高速飛機(jī)及紅外特性的發(fā)展需求，飛機(jī)蒙皮表面溫度場(chǎng)的計(jì)算越來(lái)越受到重視，通常的蒙皮表面溫度場(chǎng)的計(jì)算往往僅考慮外部氣動(dòng)環(huán)境，這與實(shí)際蒙皮整體熱環(huán)境不太相符，因此需要建立合理的熱分析模型與計(jì)算方法對(duì)蒙皮的溫度場(chǎng)及影響因素進(jìn)行分析。此外，當(dāng)飛機(jī)表面溫度較低或者出現(xiàn)氣動(dòng)冷卻時(shí)，在某些迎風(fēng)表面處可能會(huì)產(chǎn)生結(jié)冰現(xiàn)象，進(jìn)而危害飛行安全。因此在進(jìn)行飛機(jī)整體熱環(huán)境分析時(shí)，了解飛機(jī)蒙皮溫度場(chǎng)的影響機(jī)制，也是飛機(jī)結(jié)冰預(yù)測(cè)的前提條件之一。
　　本文針對(duì)

2、大型飛機(jī)的熱分析與防結(jié)冰技術(shù)的需求，通過(guò)將外部熱環(huán)境視為第三類浮動(dòng)的熱邊界條件，實(shí)現(xiàn)內(nèi)、外熱環(huán)境耦合，并建立了防冰條件下部件表面流動(dòng)換熱的計(jì)算模型，開展了結(jié)冰冰型的數(shù)值預(yù)測(cè)研究。通過(guò)熱分析研究，對(duì)影響蒙皮溫度場(chǎng)的機(jī)制特性進(jìn)行分析，獲得了太陽(yáng)輻照、外部對(duì)流換熱、內(nèi)部熱源大小及布置方式影響的量化數(shù)據(jù)；通過(guò)防結(jié)冰研究，對(duì)飛機(jī)機(jī)翼及發(fā)動(dòng)機(jī)唇口的局部結(jié)冰現(xiàn)象進(jìn)行了預(yù)測(cè)分析。基于此，本文圍繞該背景主要完成了以下工作：
　　通過(guò)對(duì)大型復(fù)雜飛機(jī)表

3、面溫度場(chǎng)耦合傳熱的機(jī)制分析，建立了結(jié)構(gòu)與流場(chǎng)耦合換熱的數(shù)理模型，將外部的氣動(dòng)對(duì)流換熱視作浮動(dòng)第三類熱邊界以實(shí)現(xiàn)流固耦合換熱的間接解耦計(jì)算，基于CFX平臺(tái)軟件完成外部熱環(huán)境計(jì)算，并結(jié)合Sinda/Fluint軟件平臺(tái)，采用熱網(wǎng)絡(luò)法聯(lián)合蒙特卡洛法，開展不同復(fù)雜熱邊界條件外耦合系統(tǒng)結(jié)構(gòu)間的耦合傳熱研究。最后以某型飛機(jī)為例通過(guò)數(shù)值模擬對(duì)該方法驗(yàn)證其可靠性與準(zhǔn)確性，并在此基礎(chǔ)上考察分析了影響內(nèi)外耦合換熱的各種綜合因素，包括太陽(yáng)輻照、內(nèi)部熱源功率及

4、設(shè)備結(jié)構(gòu)布置等對(duì)蒙皮表面溫度場(chǎng)的影響。
　　基于CFX的Continuous/Particle流體模型求解水滴的運(yùn)動(dòng)方程，跟蹤水滴軌跡，編制程序提取相關(guān)軌跡信息，實(shí)現(xiàn)了水滴撞擊特性的拉格朗日法計(jì)算。并基于上述方法對(duì)二維翼型的局部水滴收集系數(shù)進(jìn)行算例驗(yàn)證，然后在此基礎(chǔ)上完成對(duì)部件結(jié)冰的數(shù)值研究。由準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)的熱、質(zhì)守恒關(guān)系建立了結(jié)冰部件表面的熱力學(xué)模型，通過(guò)編制相關(guān)程序?qū)崿F(xiàn)對(duì)提取的CFX流場(chǎng)結(jié)果進(jìn)行后處理得到預(yù)測(cè)冰型，并對(duì)典型翼型算例進(jìn)