飞机过冷大水滴结冰的非平衡相变机理及热物理行为研究

Aircraft icing caused by Supercooled Large Droplets is a special kind of icing phenomenon, which is widely existed in flight practice and seriously endangers the flight safety. The non-equilibrium thermodynamic effect plays an important role in Supercooled Large Droplets icing process. This work focuses on the non-equilibrium solidification process of Supercooled Large Droplets including heat transfer, flow and thermodynamic phenomena. The combination method of theoretical analysis, numerical calculation and experiment will be used, and micro and macro approach will be employed. The drive force of the non-equilibrium phase transition, micro ice formation and evolution, and macro ice growth behavior will be studied. The icing thermophysical behavior including the microstructure morphology and evolution characteristics will be obtained, which will provide an important basis for establishing the prediction method for Supercooled Large Droplets icing process. The research results will lay an important foundation for understanding the icing mechanism of Supercooled Large Droplets and enhance the security of all-weather flight conditions, which not only has important value of engineering application in aircraft icing, but also has important academic value in promoting the development of intercrossing subject.

飞机过冷大水滴结冰是广泛存在于飞行实践并严重危害飞行安全的一种特殊结冰现象。针对非平衡热力学效应在过冷大水滴结冰过程的重要作用，本课题围绕结冰过程过冷水滴的非平衡凝固过程涉及的传热、流动与热力学现象，以“相变驱动-结冰诱发-冰形演化”为主线，采用理论分析、数值计算与实验相结合的方法，从细观与宏观多尺度相结合的手段，研究过冷大水滴结冰的热力学条件及相变动力学机制、结冰的微结构形貌与演化特性，以及流/固耦合传热传质作用下的结冰宏观生长行为，探索过冷大水滴结冰的形成与演化规律，掌握过冷大水滴结冰热物理行为及预测方法。相关研究为建立过冷大水滴结冰条件下的科学预测与抑制机制，提升全天候飞行条件下的安全保障能力，提高我国自主研制大飞机的安全运行能力奠定基础。研究成果不仅具有重要的工程应用价值，而且在推动流体力学/热力学/传热学/空气动力学等交叉学科的发展方面也有具有重要的学术价值。

飞机过冷大水滴结冰是广泛存在于飞行实践并严重危害飞行安全的一种特殊结冰现象。针对非平衡热力学效应在过冷大水滴结冰过程的重要作用，本课题围绕结冰过程过冷水滴的非平衡凝固过程涉及的传热、流动与热力学现象，以“相变驱动-结冰诱发-冰形演化”为主线，采用理论分析、数值计算与实验相结合的方法，从细观与宏观多尺度相结合的手段，研究过冷大水滴结冰的热力学条件及相变动力学机制、结冰的微结构形貌与演化特性，以及流/固耦合传热传质作用下的结冰宏观生长行为，探索过冷大水滴结冰的形成与演化规律，掌握过冷大水滴结冰热物理行为及预测方法。相关研究为建立过冷大水滴结冰条件下的科学预测与抑制机制，提升全天候飞行条件下的安全保障能力，提高我国自主研制大飞机的安全运行能力奠定基础。研究成果不仅具有重要的工程应用价值，而且在推动流体力学/热力学/传热学/空气动力学等交叉学科的发展方面也有具有重要的学术价值。. 项目相关成果发表论文22篇，其中SCI论文6篇，EI论文11篇，授权专利4项，申请软件著作权2项。项目部分成果已应用于大飞机研制单位、适航审定部门、国际飞机环控系统研发机构作为适航符合性验证的依据，在飞机结冰适航取证工作中起到了重要作用。