● 摘要
本文从结冰过程数值模拟、相似理论和结冰试验三个方面对典型结冰部件的结冰技术进行了研究。介绍了结冰过程的流场、液滴撞击特性和模型表面热质传递的计算方法,以弦长0.5m的NACA 0012翼型为算例,考虑结冰生长对周围流场的影响并将所得冰形与文献中的计算结果进行比较。相似理论包括常规的结冰缩比方法和混合模型缩比方法:常规的结冰缩比方法从结冰过程方程出发,推导出流场、液滴撞击和模型表面热质传递等过程的结冰缩比参数,通过选择适当的结冰缩比参数相等来代表对应的结冰过程相近,给出应用于模型尺寸的Ruff缩比方法和对应于LWC、MVD和速度的结冰条件的缩比方法,并分析了各个结冰缩比参数对最终冰形的影响程度;混合模型缩比方法应用于模型尺寸的缩比,不同于常规的尺寸缩比方法,在设计缩比模型时,保持参考模型的前缘部一致,对模型后部进行缩比,该部分提出混合模型的设计流程并以NACA 23012为模型,对混合模型缩比方法进行数值验证。结冰试验内容为上述Ruff缩比方法的验证试验。介绍了试验设备的试验能力、参数测量、参数控制和冰形记录的方法。以直径相差2倍的两个圆柱为试验件(大圆柱为参考试验件,小圆柱为缩比试验件),给定参考试验条件,根据Ruff结冰缩比方法计算相应的缩比试验条件。冰风洞试验之前先进行数值验证,在初步验证结果良好的基础上进行试验验证,观察参考冰形与缩比冰形的相似程度,从而验证Ruff方法的准确性。
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