● 摘要
飞机在含有大量过冷水滴的云层中飞行时，其迎风面会发生结冰现象。发动机进口旋转帽罩处于飞机的迎风面，也会发生结冰现象。旋转帽罩结冰会降低发动机入口气流品质，使发动机性能降低。并且，旋转帽罩表面结冰脱落，被吸入发动机内部，会导致发动机损毁，造成重大飞行事故。因此十分有必要对旋转帽罩进行结冰研究。本文利用数值模拟技术对旋转帽罩的空气-水滴流场、结冰表面水膜运动以及结冰表面传热传质进行了分析研究。
本文首先对旋转部件的空气-水滴两相流流场进行了分析。基于欧拉理论，本文采用Fluent UDS模块对旋转部件的空气-水滴两相流流场进行了数值模拟，得到了旋转部件表面的水滴撞击特性，并与Fensap软件计算结果进行了比较，证实了本文计算结果的合理性。通过对流场中水滴的运动轨迹与旋转帽罩表面的水滴撞击特性分析，发现旋转帽罩转速对于水滴运动轨迹以及旋转帽罩表面的水滴撞击特性存在一定的影响。
其次，本文对旋转部件表面的水膜运动与结冰进行了相应的理论分析。本文基于Myers提出的水膜运动与结冰理论，结合旋转帽罩的几何外形以及转速的影响提出了相应的结冰方程与水膜运动方程。并采用合理的差分格式对结冰方程与水膜运动方程进行了离散，编写了相应的求解代码。
最后，对本文的结冰计算结果与水膜运动计算结果进行了分析。并将本文计算结果与商业结冰计算软件Fensap的计算结果进行了对比。在结霜冰的情况下，本文计算结果与Fensap计算结果十分相近；在结明冰的情况下，由于旋转部件表面水膜运动所采用的理论并不完全一样，因此计算结果并不十分相似。但是，本文的明冰结果较Fensap的明冰明显。