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水平轴风力机叶片翼型结冰的数值模拟 被引量:20
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作者 邓晓湖 卢绪祥 +1 位作者 李录平 李海波 《能源技术》 2010年第5期266-271,共6页
通过计算流体力学(CFD)的方法对水平轴风力机桨叶翼型的霜状积冰进行了数值模拟。模拟采用四阶龙格-库塔法求解水滴运动轨迹,假定水滴在与叶片相碰撞的点处完全凝结,并且冰沿着翼型表面法向方向增长,通过模拟得到了某风力机厂家提供翼... 通过计算流体力学(CFD)的方法对水平轴风力机桨叶翼型的霜状积冰进行了数值模拟。模拟采用四阶龙格-库塔法求解水滴运动轨迹,假定水滴在与叶片相碰撞的点处完全凝结,并且冰沿着翼型表面法向方向增长,通过模拟得到了某风力机厂家提供翼型在不同时间段叶片表面结冰后形成的冰形,同时利用FLUENT软件模拟了风力机叶片翼型周围流场的变化,并与结冰前该翼型的气动性能进行了对比。研究结果表明与干净翼型相比,在模拟气象条件下的结冰翼型的最大升力系数大约减少了27%,阻力系数增加了约38%,失速攻角降低了4°。根据模拟可以认为,结冰后翼型提前进入失速区是造成桨叶气动性能恶化的主要原因。 展开更多
关键词 工程热物理 风力机叶片 气动特性 翼型结冰 数值模拟 FLUENT
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Experimental study of ice accretion effects on aerodynamic performance of an NACA 23012 airfoil 被引量:15
2
作者 Sohrab Gholamhosein Pouryoussefi Masoud Mirzaei +2 位作者 Mohammad-Mahdi Nazemi Mojtaba Fouladi Alireza Doostmahmoudi 《Chinese Journal of Aeronautics》 SCIE EI CAS CSCD 2016年第3期585-595,共11页
In this paper, the effects of icing on an NACA 23012 airfoil have been studied. Exper- iments were applied on the clean airfoil, runback ice, horn ice, and spanwise ridge ice at a Reynolds number of 0.6 x 10^6 over an... In this paper, the effects of icing on an NACA 23012 airfoil have been studied. Exper- iments were applied on the clean airfoil, runback ice, horn ice, and spanwise ridge ice at a Reynolds number of 0.6 x 10^6 over angles of attack from -8° to 20% and then results are compared. Gener- ally, it is found that ice accretion on the airfoil can contribute to formation of a flow separation bubble on the upper surface downstream from the leading edge. In addition, it is made clear that spanwise ridge ice provides the greatest negative effect on the aerodynamic performance of the airfoil. In this case, the stall angle drops about 10^6 and the maximum lift coefficient reduces about 50% which is hazardous for an airplane. While horn ice leads to a stall angle drop of about 4°and a maximum lift coefficient reduction to 21%, runback ice has the least effect on the flow pattern around the airfoil and the aerodynamic coefficients so as the stall angle decreases 2% and the maximum lift reduces about 8%. 展开更多
关键词 airfoil icing Aviation accidents:Horn ice NACA 23012 airfoilRunback ice Separation bobble Spanwise ridge ice
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基于FLUENT的飞机机翼积冰的数值模拟 被引量:11
3
作者 张义浦 张志春 赵秀影 《科学技术与工程》 北大核心 2017年第20期302-307,共6页
针对机翼结冰问题,提出了一种翼型结冰的数值模拟方法。介绍了适用于本方法的翼型网格划分及流场求解方法;提出了一种适用于CFD的水滴收集系数计算方法。利用Fluent软件的离散项模型(DPM)及用户自定义函数功能(UDF),计算求解了翼型表面... 针对机翼结冰问题,提出了一种翼型结冰的数值模拟方法。介绍了适用于本方法的翼型网格划分及流场求解方法;提出了一种适用于CFD的水滴收集系数计算方法。利用Fluent软件的离散项模型(DPM)及用户自定义函数功能(UDF),计算求解了翼型表面的局部水滴收集系数。介绍了积冰过程中的质量守恒和能量守恒过程。基于积冰垂直生长假设,介绍了积冰生长模型。最后利用提出的方法预测了翼型的结冰情况。将用计算得到的三种典型积冰类型同国外冰风洞实验结果做了对比,证明了方法的正确性和准确性。 展开更多
关键词 飞机结冰 数值模拟 水滴撞击特性 离散项模型
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基于BP神经网络的冰形特征参数预测 被引量:9
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作者 柴聪聪 易贤 +1 位作者 郭磊 王俊 《实验流体力学》 CAS CSCD 北大核心 2021年第3期16-21,共6页
机翼结冰影响了飞机飞行的气动特性,严重时将会引起事故,对冰形特征参数进行预测对翼型气动特性研究以及后续防除冰措施具有重要的意义。本文利用BP神经网络,建立翼型冰形特征参数预测模型,并采用k折交叉验证进行网络结构选择,以气象与... 机翼结冰影响了飞机飞行的气动特性,严重时将会引起事故,对冰形特征参数进行预测对翼型气动特性研究以及后续防除冰措施具有重要的意义。本文利用BP神经网络,建立翼型冰形特征参数预测模型,并采用k折交叉验证进行网络结构选择,以气象与飞行条件作为输入,结冰极限、冰角高度和角度等冰形特征参数作为输出。结果表明:预测的冰形特征参数(除下冰角高度外)与数值结果相对误差低于5%,证明该方法具有较好的预测效果。 展开更多
关键词 机翼结冰 冰形特征参数 神经网络 k折交叉验证
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旋翼结冰对“黑鹰”直升机飞行性能影响分析 被引量:7
5
作者 刘国强 于琦 +1 位作者 董明明 李静雯 《航空科学技术》 2013年第1期34-37,共4页
基于西科斯基公司翼型冰风洞结冰试验推导的公式,建立了"黑鹰"直升机旋翼翼型结冰模型,计算了结冰后翼型气动特性变化;在此基础上建立了直升机悬停和前飞计算模型,结合旋翼翼型结冰情况,分析了旋翼结冰后飞行性能的变化和影... 基于西科斯基公司翼型冰风洞结冰试验推导的公式,建立了"黑鹰"直升机旋翼翼型结冰模型,计算了结冰后翼型气动特性变化;在此基础上建立了直升机悬停和前飞计算模型,结合旋翼翼型结冰情况,分析了旋翼结冰后飞行性能的变化和影响。计算证明建立的结冰模型正确,可以用于预测直升机结冰后的飞行性能。 展开更多
关键词 “黑鹰”直升机 翼型结冰 气动性能 结冰影响
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过冷大水滴动力学行为对翼型结冰的影响分析
6
作者 刘飞宇 邓甜 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期173-186,共14页
过冷大水滴(SLD)是极端危险的飞行环境之一。因大粒径水滴独特的动力学行为变形破碎、飞溅反弹,传统结冰计算方法难以准确地反映SLD结冰情况。采用Navier-Stokes方法求解流场、Euler方法计算水滴撞击、Shallow Water模型模拟结冰,并与N... 过冷大水滴(SLD)是极端危险的飞行环境之一。因大粒径水滴独特的动力学行为变形破碎、飞溅反弹,传统结冰计算方法难以准确地反映SLD结冰情况。采用Navier-Stokes方法求解流场、Euler方法计算水滴撞击、Shallow Water模型模拟结冰,并与NASA实验结果进行了对比验证方法可信。结果表明:SLD动力学行为对结冰和冰形影响较大。其中,变形破碎改变了水滴运动轨迹和撞击范围,降低了水滴撞击极限,导致上下结冰极限减小2.83%、2.13%;飞溅降低了驻点附近水滴收集率,导致前缘积冰量减少8.09%;反弹显著降低了水滴撞击极限,导致上下结冰极限减小30.69%、20.01%;撞击后飞溅反弹二次水滴再入流场使得上下结冰极限增加6.14%、3.71%。同时,与干净翼型相比带冰翼型空气动力学性能严重退化,在相同迎角下,升力更小、阻力更大、气动效率更低。 展开更多
关键词 过冷大水滴 动力学行为 翼型结冰 冰形几何特征 气动特性
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叶片翼型结冰形态及其气动特性 被引量:4
7
作者 郑玉巧 潘永祥 +1 位作者 魏剑峰 刘哲言 《南京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第4期632-638,共7页
针对风力机叶片翼型形状对结冰过程的影响及其导致的气动特性变化问题,采用欧拉法及热传质原理构建叶片结冰过程的数学模型并进行数值模拟分析。以NH02系列翼型族为例,建立翼型曲率特征模型,研究叶片关键参数如最大厚度对结冰量的影响机... 针对风力机叶片翼型形状对结冰过程的影响及其导致的气动特性变化问题,采用欧拉法及热传质原理构建叶片结冰过程的数学模型并进行数值模拟分析。以NH02系列翼型族为例,建立翼型曲率特征模型,研究叶片关键参数如最大厚度对结冰量的影响机制,预测了某翼型在不同工况下的冰形及位置,探究了干净与结冰翼型的升、阻力特性变化规律。结果表明,结冰量与叶片的相对厚度及最大相对厚度所在位置呈正相关性;结冰导致升力系数变化范围为5%~20%,阻力系数为干净翼型的1.4~2.45倍;结冰致使翼型失速迎角变小,翼型提前进入失速状态。 展开更多
关键词 风力机 翼型形状 翼型结冰 升、阻系数 气动特性
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后掠翼结冰数值模拟及实验研究 被引量:5
8
作者 姜寒 朱春玲 《科学技术与工程》 北大核心 2021年第21期9123-9128,共6页
为研究带后掠角机翼的结冰数值模拟方法,通过建立三维结冰初始水膜模型以及结冰增长模型,对带后掠角的机翼进行结冰数值仿真。为验证模型的准确性,使用FENSAP-ICE软件进行同工况数值仿真,并且设计加工了30°后掠角的NACA0012翼型进... 为研究带后掠角机翼的结冰数值模拟方法,通过建立三维结冰初始水膜模型以及结冰增长模型,对带后掠角的机翼进行结冰数值仿真。为验证模型的准确性,使用FENSAP-ICE软件进行同工况数值仿真,并且设计加工了30°后掠角的NACA0012翼型进行结冰风洞实验。结果表明:本模型能够对后掠翼的明冰工况进行仿真,仿真冰型与FENSAP-ICE冰型轮廓大致相同;所计算的冰型与实验结果吻合较好,在冰角处的形状有差异,但冰生长的总体趋势和大致结冰量与实验一致,沿展向不同截面冰型增长趋势也与实验大致一致。可见后掠翼结冰数值模拟方法能够进行后掠翼结冰外形的计算。 展开更多
关键词 飞机结冰 三维 后掠翼 明冰
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低温痕量水条件下翼型表面结冰特性的数值模拟研究
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作者 高盈珂 赖天伟 +2 位作者 刘学 赵波 侯予 《Transactions of Nanjing University of Aeronautics and Astronautics》 EI CSCD 2023年第2期216-229,共14页
相比于传统的风洞设备,低温风洞可以生成更高雷诺数的气流,而风洞降温过程中残留的痕量水蒸气可能会影响试验件气动参数的测量。痕量水结冰的热力学过程复杂,实验测试较为困难,其机理仍需深入研究。针对该问题,本文基于欧拉方法建立了空... 相比于传统的风洞设备,低温风洞可以生成更高雷诺数的气流,而风洞降温过程中残留的痕量水蒸气可能会影响试验件气动参数的测量。痕量水结冰的热力学过程复杂,实验测试较为困难,其机理仍需深入研究。针对该问题,本文基于欧拉方法建立了空气⁃过冷水滴⁃冰晶多相流模型,仿真结果与文献中的实验数据吻合度较高,进一步采用该模型获得了低温风洞中水蒸气凝结液滴/冰晶撞击翼型的结冰过程,探究了气流中总的水含量、融化比、气流温度、压力、马赫数等参数对结冰过程的影响,并定量分析了结冰现象对翼型气动参数的影响,可为低温风洞的实际运行提供一定的理论参考。 展开更多
关键词 低温风洞 痕量水 翼型结冰 数值模拟
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风力机翼型覆冰形态及其失速特性研究 被引量:4
10
作者 刘国特 陈彦 阳林 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第4期1024-1029,共6页
为研究风力机翼型覆冰形态及其失速特性,采用覆冰软件FENSAP计算风力机翼型的雾凇、雨凇覆冰形态。使用Fluent流体仿真软件计算覆冰前后空气流场,翼型升力系数、阻力系数。研究结果表明,风力机翼型雾凇覆冰呈规则流线形,雨凇覆冰呈角状... 为研究风力机翼型覆冰形态及其失速特性,采用覆冰软件FENSAP计算风力机翼型的雾凇、雨凇覆冰形态。使用Fluent流体仿真软件计算覆冰前后空气流场,翼型升力系数、阻力系数。研究结果表明,风力机翼型雾凇覆冰呈规则流线形,雨凇覆冰呈角状冰。覆冰后,翼型空气动力特性发生较大变化,其升力系数减小,阻力系数增大,失速攻角减小。雨凇加剧破坏翼型气动外形,对翼型升阻特性的影响最严重。 展开更多
关键词 风力机 翼型覆冰 覆冰增长 升力系数 阻力系数 失速攻角
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覆冰粗糙度对翼型气动特性影响的数值研究
11
作者 何志辉 张永恒 +3 位作者 张旭耀 张沥 李泽 杨文涛 《极地研究》 CAS CSCD 北大核心 2023年第4期566-579,共14页
寒冷地区风力发电机运行时叶片极易结冰,结冰改变了叶片形貌,从而影响了叶片的气动性能。为更好地研究分析风力机结冰叶片翼型表面覆冰粗糙度对其气动性能的影响规律,采用计算流体力学方法,对比研究了对称型(NACA-0012)及非对称型(NACA-... 寒冷地区风力发电机运行时叶片极易结冰,结冰改变了叶片形貌,从而影响了叶片的气动性能。为更好地研究分析风力机结冰叶片翼型表面覆冰粗糙度对其气动性能的影响规律,采用计算流体力学方法,对比研究了对称型(NACA-0012)及非对称型(NACA-23012)两种翼型在相同结冰条件和不同覆冰粗糙度参数下的气动特性。结果表明,NACA0012及NACA23012两种翼型前缘生成霜冰时,覆冰粗糙度对两种结冰翼型气动性能均有显著影响;当两种翼型前缘生成角状冰时,NACA23012结冰翼型气动性能受不同覆冰粗糙度的影响较小,仅仅增加翼型后缘分离涡宽度,对NACA0012结冰翼型影响较大,使其失速攻角延迟。此外,当翼型前缘生成霜冰时,NACA23012霜冰翼型阻力系数增长速度高于NACA0012结冰翼型。 展开更多
关键词 风力机 寒冷地区 翼型结冰 覆冰粗糙度 气动性能
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过冷大水滴结冰多参数敏感性分析
12
作者 邓甜 王嘉琦 刘飞宇 《Transactions of Nanjing University of Aeronautics and Astronautics》 EI CSCD 2023年第4期420-433,共14页
过冷大水滴结冰现象对飞机的安全运行造成了严重的威胁。本文采用Sobol序列采样法、径向基函数法、Sobol’s敏感性指数分析法对结冰表面粗糙度、冰密度、有无蒸发、水滴尺寸分布、步长数进行分析,通过单一参数的一阶敏感性指数表征其对... 过冷大水滴结冰现象对飞机的安全运行造成了严重的威胁。本文采用Sobol序列采样法、径向基函数法、Sobol’s敏感性指数分析法对结冰表面粗糙度、冰密度、有无蒸发、水滴尺寸分布、步长数进行分析,通过单一参数的一阶敏感性指数表征其对冰形参数的影响程度,通过总敏感性指数比较上述参数之间的相互作用对结冰冰形或结冰量的影响。研究发现,翼型前缘冰形特征参数对上述各参数的敏感性存在一致性规律,均受结冰表面粗糙度影响最大,总敏感指数大于0.4761,而受步长数影响最小,约为0.2,其余参数的影响程度从大到小依次为蒸发、水滴尺寸分布和冰密度. 展开更多
关键词 机翼结冰 过冷大水滴 敏感性分析 冰形特征性参数
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基于变形网格技术的非定常流动数值分析方法研究 被引量:3
13
作者 黄守智 李杰 +1 位作者 蒋胜矩 李凤蔚 《弹箭与制导学报》 CSCD 北大核心 2005年第S6期186-188,共3页
在多块结构网格的框架下,发展了一种基于改进的无限插值理论的变形网格技术并应用于非定常流动分析。主要采用隐式双时间方法对几种翼型的非定常运动进行了数值模拟,计算结果与实验吻合良好,验证了计算方法的有效性。最后简单介绍了变... 在多块结构网格的框架下,发展了一种基于改进的无限插值理论的变形网格技术并应用于非定常流动分析。主要采用隐式双时间方法对几种翼型的非定常运动进行了数值模拟,计算结果与实验吻合良好,验证了计算方法的有效性。最后简单介绍了变形网格技术在翼型结冰数值模拟中的进一步运用。 展开更多
关键词 变形网格 TFI 隐式 双时间 非定常 翼型结冰
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基于FLUENT的翼型结冰仿真计算研究 被引量:1
14
作者 刘美萍 《科技创新与生产力》 2015年第10期92-94,共3页
文中选取RAE2822翼型,利用FLUENT软件研究了不同迎角下正常翼型和结冰翼型的升力系数、阻力系数的变化规律,并对翼型结冰后的流场进行了分析,结果表明,结冰改变了翼形的形状,导致流场提前发生气流分离,进而影响了飞机的气动性能。
关键词 翼型结冰 阻力系数 气流分离
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回归型支持向量机的机翼结冰冰型预测
15
作者 周莉 徐浩军 +2 位作者 龚胜科 李大伟 郭辉 《火力与指挥控制》 CSCD 北大核心 2012年第1期148-150,154,共4页
飞机结冰严重威胁着飞行安全。针对机翼结冰冰型预测时不确定性因素较多、难以准确预测的问题,提出了一种基于回归型支持向量机的机翼结冰冰型预测方法。在建立冰型模型的基础上,利用回归型支持向量机(Support Vector Regression,SVR)... 飞机结冰严重威胁着飞行安全。针对机翼结冰冰型预测时不确定性因素较多、难以准确预测的问题,提出了一种基于回归型支持向量机的机翼结冰冰型预测方法。在建立冰型模型的基础上,利用回归型支持向量机(Support Vector Regression,SVR)获得冰型多项式系数,从而预测出相关飞行条件和大气条件下的冰型。仿真结果表明,该方法具有较好的预测能力,可以及时提供可靠的结冰信息,为保证结冰条件下的飞行安全提供了保障。 展开更多
关键词 机翼结冰 冰型预测 飞行安全 回归型支持向量机
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翅片阵列对翼面的冲击换热影响数值模拟研究
16
作者 张天伦 王克辰 +1 位作者 张栩 周文武 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第1期55-65,共11页
曲面冲击换热在飞机机翼前缘防除冰上有着广泛应用.为了进一步提高翼型前缘防除冰性能,采用数值模拟依次探索了不同翅片阵列在平板和曲面上的冲击换热特性.平板模型的翅片阵列包含8片、12片直翅片以及12片弯翅片3种结构;曲面模型包括8... 曲面冲击换热在飞机机翼前缘防除冰上有着广泛应用.为了进一步提高翼型前缘防除冰性能,采用数值模拟依次探索了不同翅片阵列在平板和曲面上的冲击换热特性.平板模型的翅片阵列包含8片、12片直翅片以及12片弯翅片3种结构;曲面模型包括8片短翅片和8片长翅片两种阵列结构.仿真结果表明:在平板和翼型曲面上添加翅片阵列可以显著提高模型在不同雷诺数下的射流冲击换热性能;与无翅片相比,翼面上的换热效果整体提升高达4%~10%,其中在驻点位置处的强化换热效果最为明显.深入分析发现,引入的翅片阵列一方面增大了强化换热面积,同时也改变了冲击射流流动结构,从而增强了射流冲击换热的效果. 展开更多
关键词 冲击射流 翅片阵列 强化换热 机翼防除冰
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