基于笛卡尔网格的机翼结冰动态数值模拟方法

本项目以飞机机翼结冰数值模拟为背景，主要研究二维翼型结冰数值模拟的新方法。研究中将基于Ghost-cell边界修正技术的笛卡尔自适应加密网格系统应用于飞机机翼结冰的数值模拟中，解决复杂边界的数学描述和网格生成问题；将气液两相流模型用于飞机机翼绕流流场的数值计算中，提高飞机穿越云层时机翼周围流场信息捕捉的准确度，并提高过冷水滴运动轨迹的数值精度；采用界面追踪法对大水滴与机翼表面的相互作用进行跟踪，分析其与机翼表面撞击后形态和运动轨迹的变化，提高过冷水滴撞击特性模拟和机翼表面水滴收集系数的计算精度；针对机翼表面水冻结过程采用相变数值模拟方法，避免了采用控制容积法带来的由于结冰表面粗糙度不确定性对换热系数造成的影响，提高冰形预测的精度。通过本项目的研究，可提高飞机结冰过程数值模拟精度，并为三维结冰数值模拟提供基础和依据。

本项目以飞机结冰数值模拟为背景，研究了二维翼型结冰数值模拟的新方法。研究中将基于Ghost-cell边界修正技术的笛卡尔自适应加密网格系统应用于飞机机翼结冰的数值模拟中，解决了复杂边界的数学描述和网格生成问题；将气液两相流模型用于飞机机翼绕流流场的数值计算中，提高飞机穿越云层时机翼周围流场信息捕捉的准确度，并提高过冷水滴运动轨迹的数值精度；采用界面追踪法对大水滴与机翼表面的相互作用进行跟踪，分析其与机翼表面撞击后形态和运动轨迹的变化，提高了过冷水滴撞击特性模拟和机翼表面水滴收集系数的计算精度；针对机翼表面水冻结过程采用水膜模型进行数值模拟，对表面未冻结水状态进行了详细的描述，提高了冰形预测的精度。通过本项目的研究，提高了飞机结冰过程数值模拟的精度，并为三维结冰数值模拟提供了基础和依据。