● 摘要
飞机溅水试验是民用飞机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。有关飞机溅水问题的数值计算虽然已取得了一些成果，但均存在较明显的缺陷。
飞机在湿跑道上的溅水问题是一个高度非线性的复杂的多相流问题。本文根据对飞机滑跑溅水物理特性的分析，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)搭建求解飞机滑跑溅水问题的耦合计算平台，并利用该平台研究ARJ-21飞机的溅水性能，取得的主要成果如下：
1. 通过对飞机溅水物理特性的分析，将溅水过程分解为喷溅图形的建立和水雾流场的扩散运动两部分，并据此搭建溅水问题的数值计算平台。该平台采用SPH方法计算起落架轮胎的喷溅图型，采用有限体积法的DPM模型模拟水雾流场的扩散运动，并计算进入发动机进气道的含水量，以评估飞机的溅水性能。
2. 对提出的飞机溅水问题耦合求解平台进行进一步探讨。研究在由起落架轮胎喷溅过程向水雾扩散过程转化时的过渡问题，从水滴直径的选择以及粒子的来源与范围两方面对溅水数值平台进行改善与参数研究。
3. 本文提出了改善飞机溅水性能的两种初步方案，即翻边轮胎和挡水板，并使用完善后的溅水计算平台进行数值模拟，以评估两种设计方案的效果。
4. 对DPM模型中的阻力模型进行非稳态修正，围绕加速度数的概念，对在非稳态流场中运动的圆球的阻力系数公式进行修正，并研究影响圆球阻力系数的因素及影响机理。随后把经过修正的非稳态阻力系数带入DPM模型，计算水滴颗粒在翼型流场的运动情况，以评估该修正阻力系数公式的准确性。