题目：冰形对翼型性能影响的数值模拟

摘要 本文对不同结冰外形下二维翼型的空气动力学性能进行了数值模拟。由于集聚在翼型上的结冰可能形成由角状突起、羽状突起和粗糙表面形成的复杂几何外形，因而，即使是在二维情况下，要生成高质量的结构化网格也是非常困难的。本文主要对商用喷气机机翼翼型和通用航空飞机机翼翼型在亚音速情况下的结冰情况进行了研究。研究对象包括只形成粗糙表面的霜冰以及在翼型前缘形成两个或多个角状突起的光冰。 所有的研究均采用完全平均可压缩N-S方程来进行流动模拟，两种不同的湍流模型——Mentor的SST两方程模型和S-A一方程模型——被采用以封闭方程组。计算中采用工业界中广泛使用的商用N-S方程流动求解器Fluent来模拟流动，采用GridgenV15来生成相应的计算网格。 本文首先以通用航空飞机翼型上不同类型的结冰外形为基础，研究了不同湍流模型对流动模拟的影响，然后选择其中较好的湍流模型对商用喷气机翼型在结冰外形下的气动性能进行了研究。通过几种不同的冰形，本文研究了冰形对翼型气动性能的影响。计算结果显示所有的冰形都具有与其几何参数相适应的共同特征。本文还验证了结冰翼型空气动力学性能主要取决于诸如冰形的起伏或角状突起等关键的冰形特征，翼型来流边一侧的几何特征对整个翼型气动性能的下降具有更严重的影响。而雷诺数变化（从 到 ）和马赫数变化（从0.12到0.29）对结冰翼型性能系数未产生明显的影响。