● 摘要
大型飞机前起落架在积水跑道滑跑影响发动机进气质量的问题是适航取证过程中的重要项目。目前我国客机的设计制造已经将这个问题高度重视起来。现在国内外对该问题的研究多集中于实验方法，以实验手段作为事后评估的方法，很少使用数值方法对该问题进行完整细致的模拟研究。本文将该问题分解为起落架机轮划过水膜产生大范围喷溅，和喷溅水雾在流场中运动进入发动机短舱两部分。机轮冲击水膜的喷溅过程具有大变形和不连续的特点，用传统的有网格数值方法处理时，必须进行网格重构，常常会发生严重的网格变形及扭曲。光滑粒子流体动力学（SPH）法是一种Lagrange无网格法，可有效处理不连续和大变形问题。本文采用了光滑粒子流体动力学法研究某大型飞机前起落架机轮驶过积水跑道引起喷溅的过程取得的成果如下：1、通过与实验的对比验证了SPH方法模拟该问题的准确性；2、细致分析了水膜受到扰动发生飞溅的物理过程，纠正了一些直观认识的错误；3、提出了代价小，效果好的溅水抑制方法。
在以往水膜破裂的机理研究中，由于使用实验手段对水膜破裂中的流动机理无法进行观察，多数研究集中在喷溅发生临界点的无量纲参数上，没有对流动现象本质进行描述。在数值计算方面，这方面问题的研究还较少。本文使用VOF多相流模型对液滴冲击液膜产生迅捷喷溅的问题进行了数值模拟与研究。准确计算出液滴冲击液膜产生水冠及喷溅现象的外形情况，并进一部通过流场的观察与分析，对比不发生迅捷喷溅的算例，发现惯性力通过高压区促使指状物产生，并提供喷溅所需的能量；张力通过液面形状产生低压区，产生稳定指状物的效果，抑制喷溅；粘性力使压力场与速度场向不易发生喷溅的趋势变化。