● 摘要
在飞机除冰问题的研究中，防除冰系统的控制律会直接影响到系统加热器的温度场，进而影响到系统性能。本文建立了考虑外表面水滴动力学及空气流场换热、复杂控制律的二维电热除冰系统加热器温度场求解模型。运用焓法建立导热控制微分方程，运用改进的焓法模拟融冰(相变)过程，用控制容积法来离散控制方程及边界条件，采用ADI方法（交替方向隐式迭代）和TDMA方法（三对角阵算法）来求解离散后的方程组，对系统加热器温度场进行了仿真，通过仿真的温度场来研究控制律的影响。将本文仿真结果与成熟商业软件结果进行了比较，验证了仿真模型与程序的正确性。在此基础上，仿真研究了多种环境状态下，功率密度分布和时间控制律对系统温度场的影响。最后研究了环境参数影响下的控制律和除冰温度场的关系，分析了各个环境参数对除冰温度的影响，探索了控制律设计和环境参数的关系，同时仿真了多种除冰系统功率密度分布（方案）和时间控制律（方案），通过比较后可以选择一个合适的控制律方案，使系统温度场分布更加合理，可以避免局部温度过高造成的能量浪费。同时得到重要结论：采用一个合适的功率密度分布和时间控制律，系统将有很好的温升特性，同时温度场分布合理，系统可以高效的工作。