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水滴撞击特性的粒子统计法研究

航空学报 2013年第7期34卷 1588-1595页

作者：韩雅慧柯鹏杨春信刘丹阳北京航空航天大学航空科学与工程学院北京100191 陆军航空兵学院机械工程系北京100123 北京航空航天大学交通科学与工程学院北京100191

基于水滴撞击特性研究的拉格朗日方法,提出了适合于考察非定常情况的粒子统计法。通过统计非定常流场中不同时刻撞击在防冰表面上不同区域的粒子数,获得防冰表面上粒子浓度分布随时间的变化情况,与基于染色法水滴撞击试验获得的色度分... 详细信息

基于水滴撞击特性研究的拉格朗日方法,提出了适合于考察非定常情况的粒子统计法。通过统计非定常流场中不同时刻撞击在防冰表面上不同区域的粒子数,获得防冰表面上粒子浓度分布随时间的变化情况,与基于染色法水滴撞击试验获得的色度分布具有直接对应关系;采用基于染色法的动态图像测量方法对某型发动机帽罩缩比模型开展了水滴撞击特性试验,对所提粒子统计法进行了验证。基于拉格朗日方法的粒子统计法获得的计算结果与试验结果符合较好,与采用拉格朗日轨迹法获得的结果具有较好的一致性。粒子统计法所模拟的物理过程与试验过程一致,在处理湍流随机性和来流液态水含量分布不均等方面具有优势。

关键词：防冰水滴撞击特性发动机帽罩粒子统计法动态测量

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水滴撞击特性的动态图像测量方法

北京航空航天大学学报 2013年第2期39卷 254-258页

作者：刘丹阳韩雅慧王超杨春信北京航空航天大学航空科学与工程学院北京100191

用石膏脱模的方法制作圆柱实验件.实验采集圆柱试件表面不同位置染色过程的动态视频数据;依据圆柱驻点处色度值时序信号的增长曲线,将实验划分为欠饱和区、平衡区和过饱和区3个阶段;将平衡区RGB色度空间的色度值c与水滴撞击特性的局部... 详细信息

用石膏脱模的方法制作圆柱实验件.实验采集圆柱试件表面不同位置染色过程的动态视频数据;依据圆柱驻点处色度值时序信号的增长曲线,将实验划分为欠饱和区、平衡区和过饱和区3个阶段;将平衡区RGB色度空间的色度值c与水滴撞击特性的局部水收集系数建立关联.结果表明:平衡区的比色分布符合局部水收集系数相对驻点处β/βm分布;不同位置c值增长曲线具有相似性,缩比时间尺度1/tb分布符合数值仿真欧拉法β/βm分布的定义;实验结果与数值仿真结果对比误差率小于10%.

关键词：防冰水滴撞击特性图像处理动态测量

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水滴撞击特性的高效计算方法

空气动力学学报 2014年第5期32卷 712-716页

作者：周志宏易贤桂业伟李凤蔚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四川绵阳621000 西北工业大学航空学院陕西西安710072

针对拉格朗日方法计算水滴撞击特性效率低、通用性差等问题,发展了一种水滴撞击特性的高效计算方法。在求解绕流流场的基础上,结合逐级结构化管理的边界信息存储方式,采用目标扩散追踪方法对水滴所在网格单元进行快速计算,并插值得到该... 详细信息

针对拉格朗日方法计算水滴撞击特性效率低、通用性差等问题,发展了一种水滴撞击特性的高效计算方法。在求解绕流流场的基础上,结合逐级结构化管理的边界信息存储方式,采用目标扩散追踪方法对水滴所在网格单元进行快速计算,并插值得到该点处的流场信息,逐个求解水滴运动方程得到各水滴的运动轨迹,从而确定水滴撞击极限、收集系数等撞击特性参数。通过对NACA0012翼型、GA-W(1)两段翼型和某三段翼型的计算得到不同状态下的水滴撞击特性,计算结果表明,该方法与传统方法相比具有计算效率高、结果可靠、通用性好等优点。

关键词：结冰水滴撞击特性目标扩散追踪方法拉格朗日法

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S809翼型水滴撞击特性研究

工程热物理学报 2019年第1期40卷 77-83页

作者：胡良权胡平杨晓建竺晓程杜朝辉上海交通大学机械与动力工程学院上海200240

针对风力机叶片结冰问题,采用FLUENT离散相模型和粒子统计法计算了S809翼型的水滴撞击特性。结果表明:水滴主要撞击在翼型前缘,翼型其它位置没有水滴撞击。随着攻角增大,翼型上表面撞击极限逐渐减小,翼型下表面撞击极限逐渐增大,水滴撞... 详细信息

针对风力机叶片结冰问题,采用FLUENT离散相模型和粒子统计法计算了S809翼型的水滴撞击特性。结果表明:水滴主要撞击在翼型前缘,翼型其它位置没有水滴撞击。随着攻角增大,翼型上表面撞击极限逐渐减小,翼型下表面撞击极限逐渐增大,水滴撞击范围往翼型下表面移动。局部水滴收集系数随着风速和水滴直径的增大而增大。

关键词：风力机叶片结冰 FLUENT离散相模型 S809翼型水滴撞击特性

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基于LBM的结冰表面水滴撞击特性数值模拟

航空学报 2023年第S2期44卷 194-204页

作者：石达志桑为民李世杰安博西北工业大学航空学院西安710072

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... 详细信息

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。

关键词：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

复合绝缘子表面水滴撞击特性的数值模拟与伞裙结构分析

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中国电机工程学报 2008年第19期28卷 7-12页

作者：蒋兴良温作铭孙才新输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室(重庆大学) 重庆市沙坪坝区400044

现有复合绝缘子伞型结构易被冰凌桥接,且其冰闪特性并不优于瓷和玻璃绝缘子,为合理设计适用于覆冰地区的复合绝缘子伞型结构,该文根据流体力学的基本原理,建立了复合绝缘子外部三维流场数学模型和基于拉格朗日原理的水滴运动轨迹,分析... 详细信息

现有复合绝缘子伞型结构易被冰凌桥接,且其冰闪特性并不优于瓷和玻璃绝缘子,为合理设计适用于覆冰地区的复合绝缘子伞型结构,该文根据流体力学的基本原理,建立了复合绝缘子外部三维流场数学模型和基于拉格朗日原理的水滴运动轨迹,分析了覆冰过程中复合绝缘子的水滴碰撞系数及其影响因素。结果表明:伞裙的水滴碰撞系数(E)随气流速度或水滴平均直径、下伞裙倾角和伞裙间距的增大而增大,随上伞裙倾角、伞裙直径及伞裙直径比的增大而减小,且伞径比的影响最明显,而伞裙间距的影响则可以忽略。根据计算结果并经试验验证,提出了优化应用于覆冰地区复合绝缘子伞裙结构的建议,即伞裙上倾角为15°、下倾角为0°,采用不等伞径的伞裙组合,相邻大伞之间可间插3个以上小伞,增大伞裙间的伞径比,相邻伞裙间距应大于30mm。

关键词：复合绝缘子伞型结构流场水滴运动轨迹水滴撞击特性

考虑遮蔽区影响的旋翼三维水滴撞击特性计算新方法

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航空学报 2017年第6期38卷 20-31页

作者：陈希招启军南京航空航天大学直升机旋翼动力学国家级重点实验室南京210016

针对直升机旋翼三维黏性流场特有的复杂环境,建立了一种基于欧拉法的旋翼三维水滴撞击特性计算的新方法。首先,在旋翼桨叶嵌套网格的基础上,发展了一套用于预测旋翼绕流流场的计算流体力学(CFD)模拟方法。然后,为克服传统直升机旋翼二... 详细信息

针对直升机旋翼三维黏性流场特有的复杂环境,建立了一种基于欧拉法的旋翼三维水滴撞击特性计算的新方法。首先,在旋翼桨叶嵌套网格的基础上,发展了一套用于预测旋翼绕流流场的计算流体力学(CFD)模拟方法。然后,为克服传统直升机旋翼二维水滴撞击特性计算方法的不足,充分考虑旋翼流场的三维效应,在嵌套网格中基于欧拉法求解旋翼三维水滴撞击流场。其中,为解决尾流等区域的密度脉冲现象所引起的稳定性和收敛性问题,提出并建立了遮蔽区扩散模型。该模型通过判断遮蔽区变量,在计算域中动态生成遮蔽区域,并随迭代步数逐渐扩散。最后,通过与NACA0012翼型及国外UH-1H桨叶的试验和计算结果的对比,验证了旋翼三维水滴撞击特性计算新方法的可靠性,并进行了温度和水滴当量直径(MVD)对旋翼三维水滴撞击特性的影响分析。结果表明:遮蔽区扩散模型的加入,使二维情况的计算时间减少了22%,并增加了三维情况的计算稳定性,显著提高了旋翼三维水滴撞击特性的计算效率;沿着旋翼桨叶展向位置增大的方向,旋翼桨叶剖面水滴撞击范围有所增大,最大水滴局部收集系数呈先增加后减少再增加的变化趋势,其变化幅度接近50%;旋翼桨叶表面的水滴撞击区域和水滴局部收集系数随水滴当量直径的增加而增加。

关键词：旋翼结冰水滴撞击特性欧拉法遮蔽区计算流体力学

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发动机进气道水滴撞击特性分析

北京航空航天大学学报 2002年第3期28卷 362-365页

作者：杨倩常士楠袁修干北京航空航天大学飞行器设计与应用力学系

针对某发动机进气道的防冰系统设计 ,对进气道的水滴撞击特性进行了研究 .在对进气道流场进行计算的基础上 ,采用差分法对水滴运动方程进行了数值求解 ,得到了水滴运动轨迹 ,从而确定了水滴的撞击极限、总收集系数和局部水收集系数等水... 详细信息

针对某发动机进气道的防冰系统设计 ,对进气道的水滴撞击特性进行了研究 .在对进气道流场进行计算的基础上 ,采用差分法对水滴运动方程进行了数值求解 ,得到了水滴运动轨迹 ,从而确定了水滴的撞击极限、总收集系数和局部水收集系数等水滴撞击特性参数 ;此外 ,还研究了飞行高度、飞行速度及水滴半径对水滴撞击特性的影响 ;研究发现水滴撞击极限、总收集系数和局部水收集系数随飞行速度的减小、飞行高度的增加或者水滴半径的增加而增大 .

关键词：进气道防冰系统差分法水滴撞击特性

空气动力型绝缘子表面不同区域的水滴撞击特性

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高电压技术 2016年第3期42卷 900-907页

作者：张志劲郑强蒋兴良黄海舟重庆大学输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室重庆400030 国网重庆市电力公司万州供电分公司重庆404199

绝缘子严重覆冰会引发闪络进而导致电网停电事故,研究水滴撞击绝缘子表面的流场和运动特性对了解绝缘子的覆冰形成过程具有重要意义。以空气动力型绝缘子为研究对象,基于Lagrange法,通过数值求解覆冰过程中绝缘子外部连续气流场和水滴... 详细信息

绝缘子严重覆冰会引发闪络进而导致电网停电事故,研究水滴撞击绝缘子表面的流场和运动特性对了解绝缘子的覆冰形成过程具有重要意义。以空气动力型绝缘子为研究对象,基于Lagrange法,通过数值求解覆冰过程中绝缘子外部连续气流场和水滴运动轨迹,提出一种以区域分割方式数值计算绝缘子表面不同区域水滴碰撞系数的方法;分析了风速和水滴中值体积直径（MVD）对水滴碰撞系数的影响,并进行了试验验证。研究结果表明：对于空气动力型绝缘子,其钢帽和绝缘子伞边缘碰撞系数差别不大（〈3%）,2个区域的碰撞系数都远大于迎风侧绝缘子伞表面碰撞系数（高60%-190%）;迎风侧绝缘子伞表面的碰撞系数也几乎是背风侧绝缘子整体碰撞系数的2倍;水滴碰撞系数随风速和MVD的增大而增大,且MVD对水滴碰撞系数的影响程度比风速更大;采用区域分割方式分析得到的绝缘子覆冰特性与试验结果更相符。

关键词：空气动力型绝缘子覆冰流场水滴碰撞系数水滴撞击特性区域分割方式