题目：三维电热除冰的数值仿真

飞机在结冰气象条件下飞行时会发生结冰现象，严重威胁飞机的飞行安全，因此需要进行防、除冰的设计。目前已有多种防除冰方法，其中电热除冰系统以其低能耗、易控制等优点而越来越受青睐，被广泛应用于固定翼和旋翼飞机。

本文首先建立了三维电热除冰的数学模型，为非稳态、有内热源的多层结构的内部导热与外部空气水滴两相流流场的耦合问题,并借助FLUENT软件计算空气流场，然后基于欧拉法，利用FLUENT软件中的UDS用户自定义模块编写求解水滴流场的计算程序，对三维机翼表面水滴撞击特性进行求解，然后根据求解得到的局部水滴收集系数计算单个控制体收集到的过冷水滴质量，并进行热质耦合计算，最后得到除冰表面温度分布情况。

将本文的计算结果与著名的三维防除冰计算软件FENSAP-ICE的求解结果进行比较，取得了较好的对比结果，验证了本文针对三维电热除冰问题所提出的计算方法以及编写的计算程序的正确性。同时通过大量算例的计算分析，研究了控制率和环境参数对系统性能的影响。同时得到结论：采用一个合适的功率密度分布和时间控制律，系统将有很好的温升特性，温度场分布合理，系统可以高效的工作。