基于LBM的结冰表面水滴撞击特性数值模拟

作     者：石达志 桑为民 李世杰 安博 SHI Dazhi;SANG Weimin;LI Shijie;AN Bo

作者机构：西北工业大学航空学院西安710072 

出 版 物：《航空学报》 (Acta Aeronautica et Astronautica Sinica)

年 卷 期：2023年第44卷第S2期

页      面：194-204页

核心收录：

学科分类：080103[工学-流体力学] 08[工学] 080104[工学-工程力学] 0714[理学-统计学（可授理学、经济学学位）] 0701[理学-数学] 0801[工学-力学（可授工学、理学学位）] 0702[理学-物理学] 0812[工学-计算机科学与技术（可授工学、理学学位）] 081202[工学-计算机软件与理论] 

基　　金：结冰与防除冰重点实验室开放课题(IADL20200101) 航空科学基金(2018ZA53014) 国家重大项目(GJXM92579) 

主　　题：水滴撞击特性 笛卡尔网格 格子玻尔兹曼方法 多组分 飞机结冰 

摘      要：在飞机结冰场景下,考虑复杂几何的水滴撞击特性的求解,提出了基于格子玻尔兹曼方法(LBM)的水滴撞击特性求解方法。首先,从动理学理论的多组分格子玻尔兹曼模型出发,通过几个合理的假设,提出了以单相多组分的方式求解空气、水滴的混合流场,把气相水即等效水滴的运动特性近似为水滴的运动特性;然后,考虑空气、等效水滴流场的物理特性与假设,建立流场计算模型;最后,基于计算模型,分别计算圆柱和NACA0012的混合绕流流场,求解水滴撞击特性及其水滴收集系数分布,与文献数据对比良好。研究结果表明:提出的计算方法及计算模型可以有效模拟等效水滴在结冰表面的水滴撞击和收集特性,初步验证了模型的可行性。