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航空发动机进气支板电热防冰试验

航空学报 2017年第8期38卷 49-60页

作者：雷桂林郑梅董威周志翔董奇上海交通大学机械与动力工程学院上海200240 中国航发湖南动力机械研究所株洲412002

为了研究电加热防冰的效果,开展了小型航空发动机进气支板的电加热防冰试验。结合该型号发动机进气支板的结构特点,设计了3种电热防冰加热布置方式,分别在支板沿轴向的不同位置采用1~3个电加热棒作为防冰热源。通过模拟不同的发动机进... 详细信息

为了研究电加热防冰的效果,开展了小型航空发动机进气支板的电加热防冰试验。结合该型号发动机进气支板的结构特点,设计了3种电热防冰加热布置方式,分别在支板沿轴向的不同位置采用1~3个电加热棒作为防冰热源。通过模拟不同的发动机进气结冰环境参数和电加热功率,在冰风洞中对3种电加热方式进行了防冰试验研究。通过布置在支板外表面的温度测点记录了防冰过程中支板表面的瞬态温度变化,分析了支板防冰过程中表面温度的变化特点。防冰试验研究了热源总功率、热源布置方式、液态水含量以及来流温度对支板防冰性能的影响。试验结果表明,合理的电加热方式可以取得较好的防冰效果,同时避免支板后部的溢流水结冰。

关键词：电热防冰冰风洞试验航空发动机支板瞬态温度流动传热

基于电热防冰技术的风电叶片温度场有限元分析

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复合材料科学与工程 2019年第2期 63-68页

作者：杨文涛蔡明严永军高康黎缘廖志勇株洲时代新材料科技股份有限公司

提出了研究叶片"防冰"技术的必要性,针对MW级风电叶片电热防冰技术建立了热力学模型,对复合材料叶片表面在不同碳布电加热功率密度下的稳态温度进行了计算,其结果验证了有限元仿真计算结果的精确度。对风场服役的2 MW机组叶片进行加热实... 详细信息

提出了研究叶片"防冰"技术的必要性,针对MW级风电叶片电热防冰技术建立了热力学模型,对复合材料叶片表面在不同碳布电加热功率密度下的稳态温度进行了计算,其结果验证了有限元仿真计算结果的精确度。对风场服役的2 MW机组叶片进行加热实验,结果表明,经过有限元温度场分析指导而设计的电热防冰系统在环境温度为-15℃的条件下可以使叶片加热区域360 s内整体同步达到防结冰状态。

关键词：电热防冰风电叶片温度场有限元

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电热防冰过程中复合材料机翼传热数值分析

航空计算技术 2017年第5期47卷 32-36,45页

作者：毛杨础苏向辉南京航空航天大学航空宇航学院江苏南京210016

为对含有电热防冰系统的机翼复合材料蒙皮层温度分布进行数值分析,采用欧拉法计算了机翼外表面水滴局部收集系数,采用边界层积分法计算了表面对流换热系数。建立了含内热源的三维各向异性导热模型,采用控制容积积分法推导出物体坐标系... 详细信息

为对含有电热防冰系统的机翼复合材料蒙皮层温度分布进行数值分析,采用欧拉法计算了机翼外表面水滴局部收集系数,采用边界层积分法计算了表面对流换热系数。建立了含内热源的三维各向异性导热模型,采用控制容积积分法推导出物体坐标系下的全隐离散方程。计算得到了防冰表面温度曲线,与相关文献中的实验结果有较好的一致,计算对比复合材料采用不同铺层方向时的结构温度场。计算表明,纤维方向沿翼弦方向时,利于热量在翼弦方向扩散,温度分布较为均匀。

关键词：电热防冰复合材料机翼蒙皮各向异性数值分析温度分布

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三维空速管电热防冰系统性能计算

航空计算技术 2019年第5期49卷 54-58页

作者：刘重洋王正之田甜朱春玲南京航空航天大学航空学院

空速管结冰严重危害飞机飞行安全,其结冰防护系统一般采用电热防冰系统。通过对表面传热传质现象进行分析,构建了表面质量和能量守恒方程,采用剪切力判断表面溢流水流动方向,基于边界层积分方法计算了三维复杂表面对流换热系数,建立了... 详细信息

空速管结冰严重危害飞机飞行安全,其结冰防护系统一般采用电热防冰系统。通过对表面传热传质现象进行分析,构建了表面质量和能量守恒方程,采用剪切力判断表面溢流水流动方向,基于边界层积分方法计算了三维复杂表面对流换热系数,建立了电热防冰系统性能计算方法。将计算方法应用于三维电热防冰系统,计算结果与文献及试验数据吻合良好,验证了方法的正确性。针对典型空速管外形,计算了电热防冰系统性能,并根据计算结果进行了合理优化。方法可为空速管电热防冰系统设计和性能计算提供技术参考。

关键词：电热防冰空速管传热传质性能计算

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翼型电热防冰系统湿运行下的数值模拟

翼型电热防冰系统湿运行下的数值模拟

第七届全国流体力学学术会议

作者：杨章红朱春玲南京航空航天大学航空宇航学院

由于飞机结冰严重危害了飞机的安全飞行,因而需要为其提供防/除冰保护。采用数值模拟的手段,对二维翼型的电热防冰过程进行了系统的研究:分析机翼电热防冰表面的传热传质现象,由于水膜与壁面存在温差,分别建立水膜微元的能量,质量与动... 详细信息

由于飞机结冰严重危害了飞机的安全飞行,因而需要为其提供防/除冰保护。采用数值模拟的手段,对二维翼型的电热防冰过程进行了系统的研究:分析机翼电热防冰表面的传热传质现象,由于水膜与壁面存在温差,分别建立水膜微元的能量,质量与动量守恒方程,以及固壁微元的能量守恒方程;采用附面层积分法对换热系数进行计算,根据传热传质比拟得到了防冰表面蒸发量,最后计算得到平衡表面温度分布和溢流水的范围。并且同文献中的试验结果以及其他数值模拟的计算结果进行了比较,吻合较好,表明了模型及计算方法的正确性,为飞机的电热防冰系统的性能计算提供理论基础。

关键词：数值模拟电热防冰水膜传热传质对流换热

来源： cnki会议评论

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cnki会议

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电热组件防冰性能的计算分析

电热组件防冰性能的计算分析

作者：郑杰南京航空航天大学

学位级别：硕士

飞机结冰严重威胁飞行安全,由于结冰引起的安全事故屡见不鲜,为了保证飞行安全,大部分飞机均设计和安装了结冰防护系统。电热防冰系统凭借其可靠性高、重量轻、易于实现自动化控制等优点,成为目前飞机上最常用的防冰技术之一。为了促进... 详细信息

飞机结冰严重威胁飞行安全,由于结冰引起的安全事故屡见不鲜,为了保证飞行安全,大部分飞机均设计和安装了结冰防护系统。电热防冰系统凭借其可靠性高、重量轻、易于实现自动化控制等优点,成为目前飞机上最常用的防冰技术之一。为了促进我国航空事业的发展,满足国产飞机的结冰防护系统设计研制需求,开展电热防冰系统性能分析方法研究,对于指导电热防冰系统的优化设计和取得飞机防护系统的适航认证具有重要意义。本文研究电热组件工作时蒙皮表面的温度和溢流水的分布特性,针对水滴运动和撞击特性的数值模拟方法,分别介绍了二维拉格朗日和三维欧拉的水滴撞击特性计算方法,本文采用欧拉法(Eluer),基于Fluent软件开发UDF函数,完成三维水滴撞击特性的计算,为带电热防冰系统的蒙皮外部热流计算提供输入条件;采用边界层积分法计算蒙皮外表面局部对流换热系数,并考虑结冰表面粗糙度的影响,通过对结冰表面粗糙度形成的原因进行分析,针对层流和湍流情况分别采用不同的对流换热系数进行计算,提高结冰模型的计算精度;基于结冰外表面的热流计算方法建立电热系统工作时结冰表面的一维耦合传热模型,并将一维模型推导至二维模型,使用焓法简化二维耦合传热模型,最终建立基于二维Messinger模型的耦合传热特性分析方法,采用本文建立的耦合传热分析方法,计算电热防冰系统开启时的表面温度和溢流水的分布情况,并对表面热流分布和加热区外的结冰情况进行分析。

关键词：飞机结冰电热防冰边界层积分法 Messinger模型耦合传热模型

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翼型电热防/除冰系统的数值模拟

航空制造技术 2011年第4期54卷 75-79页

作者：钟国北京航空航天大学航空科学与工程学院

飞机积冰是飞机在积冰气象条件下飞行时,大气中的液态水在部件表面冻结并积聚成冰的一种物理过程。开展飞机积冰研究,可以使人们更深入地认识积冰产生的机理,为飞机防/除冰装置的设计提供理论基础。采用数值模拟的手段,对二维翼型的结... 详细信息

飞机积冰是飞机在积冰气象条件下飞行时,大气中的液态水在部件表面冻结并积聚成冰的一种物理过程。开展飞机积冰研究,可以使人们更深入地认识积冰产生的机理,为飞机防/除冰装置的设计提供理论基础。采用数值模拟的手段,对二维翼型的结冰过程和防/除冰过程进行了系统的研究。根据经典Messinger模型对机翼的积冰过程进行了模拟,并在此模型的基础上计算了所需要的防冰热功率,同时采用焓方法对飞机机翼的融冰过程进行了模拟。

关键词：数值模拟电热防冰积冰冰形热力学

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飞机风挡玻璃电加热防冰研究

飞机风挡玻璃电加热防冰研究

作者：徐佳佳南京航空航天大学

学位级别：硕士

飞机在穿越云层时，云层中含有的过冷水滴撞击到飞机迎风面而冻结，从而发生飞机结冰。结冰对飞机的飞行具有极大的危害，因此需要在飞机迎风部件上加设防冰系统。本文在三维空气流场的计算基础上，利用分区块结构化网格求解Euler型空气... 详细信息

飞机在穿越云层时，云层中含有的过冷水滴撞击到飞机迎风面而冻结，从而发生飞机结冰。结冰对飞机的飞行具有极大的危害，因此需要在飞机迎风部件上加设防冰系统。本文在三维空气流场的计算基础上，利用分区块结构化网格求解Euler型空气/过冷水滴运动控制方程，进行三维防冰表面水滴撞击特性计算，然后推导适合三维防冰表面的防冰热力学模型，并以此进行三维防冰表面的热负荷计算，最后对某电加热风挡玻璃产生裂纹问题进行研究分析。本文的研究工作主要包括以下几个方面：1.建立包含风挡玻璃的三维机头模型，利用ICEMCFD软件进行网格划分，并导入FLUENT软件进行机头外部空气流场的数值计算。2.对电加热风挡玻璃进行试验研究，测得风挡外表面对流换热系数并利用试验值修正数值计算结果。3.利用分区块结构化网格求解Euler型空气/过冷水滴运动控制方程，得到三维风挡玻璃表面水滴撞击特性。4.从不可压缩层流流动N-S方程出发，利用量纲分析的方法进行简化，推导得到适合三维防冰表面的水膜流动控制方程。5.采用连续最大和间断最大结冰气象条件，对实现不同防冰效果的三种情况进行防冰热负荷评估计算，并考虑工程实施因素进行反向校核计算，确定防冰所需热流密度。6.分析现有的电加热风挡玻璃裂纹产生的主要原因并给出合理的建议和改进措施。

关键词：电热防冰数值计算水收集系数三维防冰模型防冰热载荷

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飞行器自动折叠尾舵结构设计及防冰性能分析

飞行器自动折叠尾舵结构设计及防冰性能分析

作者：梁潇哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

折叠舵翼能够有效减小飞行器和导弹的外形尺寸,减小贮运空间,提升载弹量,应用十分广泛。但由于现有的折叠舵翼多为单次动作,且用弹性元件驱动,动作过程不可控等,同时本文结合实际功能需求,以机载飞行器舵翼尺寸干涉问题为应用背景,并考... 详细信息

折叠舵翼能够有效减小飞行器和导弹的外形尺寸,减小贮运空间,提升载弹量,应用十分广泛。但由于现有的折叠舵翼多为单次动作,且用弹性元件驱动,动作过程不可控等,同时本文结合实际功能需求,以机载飞行器舵翼尺寸干涉问题为应用背景,并考虑到其高空实际工作环境要求,设计了一款全自动可多次重复动作的折叠尾舵。首先,基于实际折叠尾舵的使用环境和要求,借助FLUENT软件确定了尾舵的工作静载,同时对其折叠展开动作和到位锁定和解锁动作进行了方案结构设计,振动特性分析,并建立数学模型,对其运动学和到位冲击方程进行了推导,并借助有限元软件对其承载部件的位置分布进行了优化设计,改善承载部件受力情况。其次,根据其高空实际工作环境,分析其防冰需求性分析,为了保证折叠展开功能的成功实现,对其进行了防冰设计。通过建立水滴撞击特性方程,并结合FLUENT对其防冰范围进行了预估,同时通过仿真分析确立了电热防冰方案,完成折叠舵防冰功能设计,使其可以在高空结冰环境飞行中成功实现舵翼的重复折叠展开。最后,根据折叠舵结构和防冰系统设计过程,设计了与电热仿真和有限元承载销位置分布优化仿真的对照试验,对比仿真与试验数据,对方案设计过程的合理性进行了验证。同时,对折叠尾舵原理样机进行了加工,并进行了功能测试,折叠舵样机可以满足外部尺寸要求和功能使用要求。本文设计的全自动折叠尾舵功能机构不会影响舵翼的气动外形,能够有效的缩小挂载飞行器的外形尺寸,并能够满足静载和动载的承载要求,同时结构简单,到位冲击小,折叠过程可控,且无需让飞行装备进行结构改造等优点,对飞行装备的改进具有较大工程意义。

关键词：折叠尾舵电热防冰水滴运动轨迹优化设计