● 摘要
摘 要 飞机在结冰气象条件下飞行时，机翼、发动机进气道等部件容易发生结冰现象。其结果轻则使飞机失速、失控，重则飞机的最大升力小于自身重力，导致机毁人亡的惨剧。因此，在地面冰风洞中对易结冰部件进行结冰影响试验，了解结冰过程对气动力的影响是非常重要的。 本文首先采用计算流体力学软件FLUENT对二维NACA0012翼型流场进行计算，获得流场中二维翼型的水滴撞击特性，并遵循质量和能量守恒方程，计算出翼型前缘表面的结冰量，预测出翼型的积冰形状。所获冰形与国外文献的比对验证该方法的正确有效性。在此基础上，分析了结冰对机翼升力、阻力和压力系数的影响。 在结冰数值模拟的基础上，本文从结冰过程的基本方程出发，并要求在缩比相似准则中满足几何尺寸、流场、水滴运动及撞击特性、结冰过程的热力学特性等相似，推导出一种适合结冰试验的相似准则。应用该准则得到在冰风洞结冰试验结果，经采用已验证的结冰过程数值模拟方法，分别预测出直径51mm和25mm二维圆柱上的积冰冰形，其数值结果验证了该相似准则的正确性和实用性。本文提出的相似准则，可以作为指导冰风洞模拟结冰试验时选取地面试验条件的理论依据。 根据结冰相似准则和自身设计条件要求，设计一个小型闭式冰风洞试验台，对试验台部段尺寸和试验设备参数进行了详细的设计计算。关键词：结冰，数值模拟，相似准则，冰风洞设计
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