導(dǎo)向葉片熱氣防冰流動傳熱機(jī)理研究.pdf

1、飛機(jī)在含有過冷水微滴的云層中飛行時，機(jī)身部件如風(fēng)擋玻璃、機(jī)翼和垂尾等，可能會出現(xiàn)結(jié)冰現(xiàn)象。這對于飛機(jī)是非常危險的，因為它會改變其原有的氣動外形，使得整機(jī)升力下降，阻力增加，操控性變差。飛機(jī)發(fā)動機(jī)也存在相似的問題。對渦軸發(fā)動機(jī)來說，其進(jìn)氣道中導(dǎo)向葉片上的積冰會引起進(jìn)氣狀況惡化，脫落的積冰也可能進(jìn)入發(fā)動機(jī)內(nèi)部而使其損壞。為了減小結(jié)冰問題帶來的危害，現(xiàn)代飛機(jī)上通常都裝備有防冰系統(tǒng)。 本文以目前應(yīng)用較廣的熱氣防冰系統(tǒng)為研究對象，在前人

2、工作的基礎(chǔ)上，對現(xiàn)有飛機(jī)熱氣防冰系統(tǒng)熱平衡分析模型加以改進(jìn)，力求使得模型分析結(jié)果更為準(zhǔn)確，能夠為飛機(jī)及發(fā)動機(jī)的防冰系統(tǒng)性能分析提供更為可靠的計算方法。本文的工作主要包括熱氣防冰系統(tǒng)引氣管路流動仿真，二維水撞擊特性的數(shù)值計算、熱平衡分析模型的改進(jìn)、防冰部件壁面溫度計算程序的編寫及結(jié)果分析四部分。論文對現(xiàn)有防冰系統(tǒng)的熱平衡方程進(jìn)行理論分析并加以改進(jìn)，在熱平衡分析模型中引入表面濕潤系數(shù)F構(gòu)建新的數(shù)學(xué)模型，在此基礎(chǔ)上利用某發(fā)動機(jī)導(dǎo)向葉片作為算例

3、，對其進(jìn)行流場分析。在流場計算分析基礎(chǔ)上，通過編寫專用程序計算葉片壁面的溫度場分布。論文最后對基于新舊兩種數(shù)學(xué)模型下的溫度場分布作比較分析。通過以上分析建模以及計算，得出表面濕潤系數(shù)F=0.2時計算出的溫度場要高于表面濕潤系數(shù)F=1.0時的溫度場，計算結(jié)果說明原有不考慮表面濕潤系數(shù)的方法低估了壁面溫度，會造成防冰系統(tǒng)引入過量的熱空氣，從而降低發(fā)動機(jī)的效率。同時，論文通過比較防冰系統(tǒng)熱氣防冰過程中各項熱流所占比例，發(fā)現(xiàn)水微滴動能轉(zhuǎn)變而來的