Математические модели и методы расчета процессов, сопровождающих обледенение летательного аппарата

I A Amelyushkin ,М А Кудров ,Alexey Olegovich Morozov ,А С Щеглов

doi:10.15514/ispras-2021-33(5)-14

I A Amelyushkin , М А Кудров + Show 2 more

Open Access

https://doi.org/10.15514/ispras-2021-33(5)-14

Copy DOI

Abstract

The study of aircraft icing modes, in which it is necessary to take into account the effect of droplet crushing, is of great interest in calculating the icing of aircraft, optimizing the hydrophobic and anti-icing properties of coatings, and is relevant in a number of other practical applications. Of great practical importance is the development of high-performance methods for calculating the interaction of aerosol flows with a solid. This work is devoted to the development of a model of particle dynamics, as well as a model of fragmentation of supercooled droplets of an aerosol flow during its interaction with the surface of a streamlined body. Developed physical and mathematical models can be used in software systems for numerical modeling of aircraft icing.

Highlights

Исследование взаимодействия многофазных потоков с обтекаемыми телами – одна из актуальных задач аэрогидромеханики
Максимум величины η наблюдается для сферических частиц ( > 1) и совпадает с [10] при использовании моделей Шиллера-Науманна и Фролиха
В расчетах предполагалось, что если размер капли уменьшается на 99 %, то считается, что капля полностью распалась при ударе на брызги

Summary

Введение

Исследование взаимодействия многофазных потоков с обтекаемыми телами – одна из актуальных задач аэрогидромеханики. Исследование режимов обледенения ЛА, при которых необходимо учитывать эффект дробления капель представляет большой интерес при расчетах обледенения летательных аппаратов, оптимизации гидрофобных и противообледенительных свойств покрытий и актуально в ряде других практических приложении. К основным физическим проблемам и задачам фундаментальных исследования обледенения следует отнести: 1) моделирование и управление взаимодействием воды и льда с поверхностью; 2) описание процессов, сопровождающих кристаллизацию переохлажденных метастабильных капель: преодоление потенциальных барьеров, поток энергии на межфазной границе и образование кристаллов при прохождении фронта кристаллизации; 3) описание движения кристаллов сложной формы и их взаимодействия с твердым телом; 4) реологические особенности пленки, содержащей кристаллы; 5) механизмы абляции и эрозии льда в потоке. Математические модели и методы расчета процессов, сопровождающих обледенение летательного аппарата. Создание высокопроизводительных методов расчета взаимодействия аэрозольных течений с твердым телом представляет большой практический интерес в задачах противодействия обледенению летательных аппаратов [1, 2]. Стохастические процессы, возникающие при движении частиц, и дробление капель о поверхность летательного аппарата могут существенно повлиять на процесс обледенения. Развитые физико-математические модели могут быть использованы в программных комплексах численного моделирования обледенения летательных аппаратов

Модель динамики частиц с учетом влияния стохастических процессов

Результаты моделирования движения несферических частиц вблизи тела

Модели дробления капель при соударении с поверхностью

Заключение