● 摘要
大型飞机能否在积水跑道上存在溅水的情况下顺利起降是适航审定中的一项重要内容，目前国内外对此主要采用试验方法进行定性的观测研究，难以给出定量结果。由于飞机跑道溅水涉及起落架轮胎撞击水膜形成大范围喷溅及喷溅水雾在飞机复杂流场中运动等过程，是一个非常复杂的物理问题，目前尚没有单一的数值方法能够很好地对其进行求解。本文采用光滑粒子流体动力学法(SPH)与有限体积法的离散相模型(DPM)搭建了溅水问题的计算平台，利用该平台研究了CJ818飞机的滑跑溅水性能，取得的主要成果如下：1. 通过对飞机滑跑溅水问题进行分析，将溅水过程分解为喷溅图形建立和水雾流场运动两部分，并据此搭建了溅水问题数值计算平台，该平台采用SPH计算起落架的喷溅图型，采用有限体积法的DPM模型计算水雾流场的运动情况，可以完整地模拟飞机滑跑溅水的全过程。2. 利用溅水问题计算平台，数值研究了CJ818飞机在不同滑跑速度及侧风速度情况下的滑跑溅水特性，给出了喷溅图型、水雾流场结构以及发动机进气含水量随着滑跑速度及侧风速度的变化规律，可为其通过适航验证提供参考。3. 目前的DPM模型一般采用刚性球阻力公式计算液滴的运动，并未考虑到真实水雾粒子的变形以及阻力特性的变化，这将导致很大的计算偏差。本文针对此问题，通过对液滴在气流场中运动过程的详尽数值研究，得出了液滴阻力系数随We (Weber)与Oh (Ohnesorge)的变化规律，并据此提出了液滴阻力系数模型，对现有DPM模型进行修正；最后将修正的DPM模型应用于液滴的翼型绕流及飞机溅水问题计算。