考虑非平衡效应的过冷水滴凝固特性

作     者：肖光明 杜雁霞 王桥 郭龙 王茂 XIAO Guangming;DU Yanxia;WANG Qiao;GUO Long;WANG Mao

作者机构：中国空气动力研究与发展中心空气动力学国家重点实验室绵阳621000 

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

年 卷 期：2017年第38卷第2期

页      面：74-80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] 0802[工学-机械工程] 0825[工学-航空宇航科学与技术] 0704[理学-天文学] 0701[理学-数学] 0812[工学-计算机科学与技术（可授工学、理学学位）] 0801[工学-力学（可授工学、理学学位）] 

基　　金：国家自然科学基金(51308531 11672322) 国家"973"计划(2015CB755800)~~ 

主　　题：过冷水滴 结冰 非平衡效应 凝固 改进模型 

摘      要：非平衡凝固是过冷条件下水滴凝固过程的重要现象。本文针对飞机结冰过程过冷水滴的非平衡凝固效应,发展了改进的凝固特性预测模型及数值计算方法,并自行搭建了实验系统,开展了所建过冷水滴凝固模型与数值预测方法的实验验证。研究表明,所发展的改进模型可有效表征水滴过冷阶段的非平衡凝固效应,因而对冷水滴凝固速率的预测有较好的改进;当过冷度为0℃时,过冷模型退化为传统模型。基于所建方法,开展了过冷度及冷却条件对水滴凝固特性的影响分析,获得了不同条件下水滴凝固过程的温度分布及相界面变化特征。研究表明,过冷度越大或水滴尺度越小,凝固速率相对越高;在考虑非平衡凝固效应的条件下,过冷水滴凝固速率要高于不考虑非平衡凝固效应的工况。相关研究可为结冰热力学模型的改进,以及结冰特性的精细化预测提供参考。