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探头式结冰探测器安装位置分析

航空动力学报 2011年第12期26卷 2676-2683页

作者：朱程香孙志国付斌朱春玲南京航空航天大学航空宇航学院南京210016

通过求解雷诺时均Navier-Stokes(N-S)方程获得空气流场,采用欧拉法求解水滴运动场获得水滴运动轨迹.通过计算来流液态水含量等值线距离部件表面的垂直距离,获得部件不同位置上的广义水滴遮蔽高度.研究了不同飞行条件和气象条件下的广义... 详细信息

通过求解雷诺时均Navier-Stokes(N-S)方程获得空气流场,采用欧拉法求解水滴运动场获得水滴运动轨迹.通过计算来流液态水含量等值线距离部件表面的垂直距离,获得部件不同位置上的广义水滴遮蔽高度.研究了不同飞行条件和气象条件下的广义水滴遮蔽高度大小.根据探头式结冰探测器安装位置要求确定探头式结冰探测器的合理安装区域.通过分析不同的状态参数对广义水滴遮蔽高度的影响,为结冰探测器安装位置计算状态参数的选取提供了数据支持.

关键词：结冰探测器水滴遮蔽高度安装位置水滴轨迹欧拉法空气流场

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机翼表面结冰热力学模型

工程热物理学报 2010年第10期31卷 1727-1730页

作者：付斌孙志国朱程香朱春玲南京航空航天大学航空宇航学院江苏南京210016

基于Messinger控制体的思想建立了翼型表面的冰生长热力学模型,论述了模型的求解方法;采用边界层积分法计算LHTC(Local Heat Transfer Coefficient),并嵌入了粗糙度对表面换热的影响;计算得到的LHTC与文献中的结果做了比较验证。本文编... 详细信息

基于Messinger控制体的思想建立了翼型表面的冰生长热力学模型,论述了模型的求解方法;采用边界层积分法计算LHTC(Local Heat Transfer Coefficient),并嵌入了粗糙度对表面换热的影响;计算得到的LHTC与文献中的结果做了比较验证。本文编制了冰形计算程序模块,集成到自主开发的预测软件中,模拟了不同结冰气象条件下,NACA0012翼型在4°攻角时表面槽状冰、混合冰、楔形冰的形成。数值模拟的结果与文献中提供的实验结果吻合良好,表明本文所用模型及方法可行且有效.

关键词：冰生长数学模型边界层积分法表面粗糙度对流换热系数冰形

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风力机防冰热载荷计算

南京航空航天大学学报 2011年第5期43卷 701-706页

作者：朱程香付斌孙志国朱春玲南京航空航天大学航空宇航学院南京210016

采用一种新的基于压力和剪切力的溢流水流量计算方法进行部件表面防冰热载荷数值模拟。求解雷诺平均N-S方程,嵌入k-ωSST湍流模型获得空气流场;欧拉法求解水滴质量和动量守恒方程,获得部件周围水滴速度分布和表面水滴撞击特性;基于传统... 详细信息

采用一种新的基于压力和剪切力的溢流水流量计算方法进行部件表面防冰热载荷数值模拟。求解雷诺平均N-S方程,嵌入k-ωSST湍流模型获得空气流场;欧拉法求解水滴质量和动量守恒方程,获得部件周围水滴速度分布和表面水滴撞击特性;基于传统的Messinger控制容积思想,分析控制体的各项热流,建立质量守恒和能量守恒方程,引入溢流水质量流量计算方程,封闭控制方程,求解方程组获得表面所需的防冰热载荷。采用本文提出的新的流量计算方法获得了NACA0012翼型表面的结冰冰形,并与试验数据进行对比,说明了流量计算方法的正确性。计算分析了不同条件下表面的防冰热载荷分布,结果表明,工作风速和液态水含量的变化既影响了防冰热载荷大小,也影响了溢流范围,而工作温度仅影响防冰热载荷,水滴平均容积直径仅影响溢流范围。

关键词：防冰热载荷溢流水流量计算压力剪切力 Messinger模型

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平板压电除冰系统中压电元件排布规律研究

空气动力学学报 2016年第6期34卷 732-737页

作者：苗波朱春玲朱程香南京航空航天大学航空宇航学院江苏南京210016

针对压电振动除冰方法在工程上的可用性,以平面铝板为研究对象,采用有限元模型和结构动力学分析的方法,对平板压电除冰系统中压电元件的排布规律进行了研究。以平板长度方向上的截面为研究对象,用有限元分析方法研究了二维压电耦合模型... 详细信息

针对压电振动除冰方法在工程上的可用性,以平面铝板为研究对象,采用有限元模型和结构动力学分析的方法,对平板压电除冰系统中压电元件的排布规律进行了研究。以平板长度方向上的截面为研究对象,用有限元分析方法研究了二维压电耦合模型的模态振型,选取了长度方向上三阶模态振型为最佳除冰模态振型,并以此振型为后续三维模型的基础振型。针对压电元件数量、压电元件相对贴片数量和压电元件贴片集中度这三个不同的排布参数,利用三维压电耦合有限元模型,以冰层与平板交界面处的弹性应变作为激励效果的直接体现参数,仿真分析了压电元件在平板宽度方向上的排布规律。仿真结果表明:压电元件在宽度方向上排布在中间位置和边缘位置,对结构均具有较好的激励效果,压电元件的布局要避开宽度方向上弹性应变较小的位置,因此对于分布在平板宽度方向边缘的压电元件,仍然可以在目标结冰区激励出较强的振动效果;在相同的接触面积下,减小压电元件的相对贴片数量,提高压电元件的贴片集中度,均可以提高压电元件对平板的激励效果,因此在实际应用中,在尺寸和粘接结构情况允许的情况下,尽可能选择尺寸较大的压电元件;并且当曲面上压电元件的贴片范围被限制的情况下,适当提升某一方向上压电元件贴片集中度,可以提高对平板结构的激励效果。灵活结合压电元件排布规律,可以设计出可行的压电元件排布方式,为压电除冰系统的工程研究提供借鉴和参考。

关键词：压电除冰平板排布有限元振动弹性应变

水滴多尺寸分布对水滴撞击特性和结冰增长的影响

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南京航空航天大学学报 2010年第5期42卷 620-624页

作者：朱程香孙志国付斌朱春玲南京航空航天大学航空宇航学院南京210016

水滴直径是影响水滴撞击特性的重要参数,而撞击特性在很大程度上影响结冰冰形,因此,在结冰数值模拟中,如何合理选取水滴分布模型,对于保证计算精度有重要意义。本文基于求解雷诺时均N-S方程获得的流场结果,采用拉格朗日法计算水滴撞击特... 详细信息

水滴直径是影响水滴撞击特性的重要参数,而撞击特性在很大程度上影响结冰冰形,因此,在结冰数值模拟中,如何合理选取水滴分布模型,对于保证计算精度有重要意义。本文基于求解雷诺时均N-S方程获得的流场结果,采用拉格朗日法计算水滴撞击特性,并采用Messinger模型进行结冰增长模拟,研究了水滴直径、水滴多尺寸分布对水滴撞击特性和结冰冰形的影响。结果表明,水滴的多尺寸分布对于结冰数值模拟结果具有重要影响,采用Langmuir D分布能够满足数值模拟精度要求。

关键词：数值模拟飞机结冰水滴撞击特性多尺寸分布冰形

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压电双晶片悬臂梁结构用于结冰探测的研究

航空学报 2013年第5期34卷 1073-1082页

作者：白天朱春玲李清英朱程香南京航空航天大学航空宇航学院江苏南京210016

采用一种压电双晶片悬臂梁结构作为结冰探测的传感元件,使用有限元方法(FEM)计算其在有水附着与结冰两种状态下的谐振频率变化,同时使用Agilent 35670A动态信号分析仪与传统的传输法进行实验测量,通过误差对比检验计算结果的正确性,并... 详细信息

采用一种压电双晶片悬臂梁结构作为结冰探测的传感元件,使用有限元方法(FEM)计算其在有水附着与结冰两种状态下的谐振频率变化,同时使用Agilent 35670A动态信号分析仪与传统的传输法进行实验测量,通过误差对比检验计算结果的正确性,并找出谐振频率的变化与压电梁局部质量和刚度等结构特征改变之间的联系,发现随着结冰的发生以及厚度的增加,相应的局部质量和刚度的改变对谐振频率的综合影响多变。针对压电双晶片悬臂梁结构的特殊性,采用一种反馈法接线进行测量,并与传输法测量结果以及FEM计算结果进行比较,证明这种测量方法的准确性。最后根据计算与实验测量结果确定合适的工作模态,总结整个结冰过程对该模态谐振频率的影响。结果表明,压电双晶片悬臂梁结构用于结冰探测是可行的,它能够准确检测出不同结冰状态对其结构特征的影响,并且结构简单、便于测量。

关键词：压电双晶片悬臂梁结冰探测阻抗测量谐振频率动态信号

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结冰计算中翼面网格重构研究

航空学报 2011年第2期32卷 231-241页

作者：孙志国朱程香付斌朱春玲南京航空航天大学航空宇航学院江苏南京210016

对结冰数值计算中的网格生成进行了深入研究,针对结冰后几何边界的复杂性及边界依赖于时间步长变化对网格生成的影响展开了分析。网格生成是结冰计算的基础,文中基于求解椭圆形偏微分方程(PDEs)生成了未结冰时翼面周围的背景网格,采用Hi... 详细信息

对结冰数值计算中的网格生成进行了深入研究,针对结冰后几何边界的复杂性及边界依赖于时间步长变化对网格生成的影响展开了分析。网格生成是结冰计算的基础,文中基于求解椭圆形偏微分方程(PDEs)生成了未结冰时翼面周围的背景网格,采用Hilgenstock源项构造方法,合理控制了结冰边界周围的网格间距和正交性。模型表面结冰后,为了提高网格生成的效率、质量及可靠性,完成复杂冰形上的网格重构,提出了椭圆形、扇形分区及网格局部重构思想,同时保持分区内的网格拓扑结构不变、流场局部更新。最后将网格模块NI-GRID集成于结冰计算软件NUAA-ICE3D中,并对二维翼型和三维机翼的网格生成与重构进行了验证。

关键词：结冰代码网格重构贴体网格控制源项网格分区机翼

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超声速固体粒子侵蚀的欧拉模型

宇航学报 2014年第12期35卷 1367-1372页

作者：王正之朱春玲朱程香付斌南京航空航天大学航空宇航学院南京210016 南京航空航天大学飞行器先进设计技术国防重点学科实验室南京210016 空间物理重点实验室北京100076

利用计算流体力学(CFD)技术,引入粒子容积分数的概念,基于欧拉两相流模型,计算超声速飞行器侵蚀表面粒子速度和容积分数分布,模拟侵蚀后的三维表面外形。以超声速计算结果为基础,针对现有拉格朗日法计算侵蚀后退率的局限性,推导出适用... 详细信息

利用计算流体力学(CFD)技术,引入粒子容积分数的概念,基于欧拉两相流模型,计算超声速飞行器侵蚀表面粒子速度和容积分数分布,模拟侵蚀后的三维表面外形。以超声速计算结果为基础,针对现有拉格朗日法计算侵蚀后退率的局限性,推导出适用于欧拉模型的计算公式。采用本文的数值模拟方法,模拟侵蚀后飞行器的外形,并与实验结果进行对比,验证了本文方法的正确性。计算和分析了不同环境参数对侵蚀量的影响,结果表明,马赫数和粒子容积分数对侵蚀量有较大影响,而粒子容积分数不变的情况下,粒子直径对侵蚀量影响不大。

关键词：粒子侵蚀超声速飞行器粒子容积分数数值模拟计算流体力学

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二维翼型结冰数值计算

航空动力学报 2010年第7期25卷 1485-1490页

作者：孙志国朱程香付斌朱春玲南京航空航天大学航空宇航学院南京210016

翼型结冰计算是随着结冰时间步长变化的准定常过程,因此在每个时间步长后都要更新各个模块的计算工作,如此反复直到达总结冰计算时间.在各模块计算中,分别采用了泊松方程法生成网格、求解雷诺时均方程计算流场、拉格朗日追踪法求解水滴... 详细信息

翼型结冰计算是随着结冰时间步长变化的准定常过程,因此在每个时间步长后都要更新各个模块的计算工作,如此反复直到达总结冰计算时间.在各模块计算中,分别采用了泊松方程法生成网格、求解雷诺时均方程计算流场、拉格朗日追踪法求解水滴轨迹、基于Messinger模型计算冰形、采用变距滤点法重构边界.引入动态链接库技术将各模块集成为结冰计算平台,并将三种冰形(楔形冰、槽状冰及混合冰)计算结果与国外软件及试验数据进行了对比.

关键词：飞机结冰贴体网格水滴轨迹结冰模型动态链接库软件开发