[發(fā)明專利]過冷大水滴條件下結(jié)冰風(fēng)洞試驗(yàn)中模型參數(shù)的計(jì)算方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410495704.0
• 申請(qǐng)日: 2014-09-24
• 公開（公告）號(hào): CN104268399B
• 公開（公告）日: 2017-03-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周志宏;易賢;桂業(yè)偉;朱國林;王勛年
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 空氣動(dòng)力學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室
• 主分類號(hào): G06F19/00
• 分類號(hào): G06F19/00
• 代理公司: 成都九鼎天元知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司51214
• 代理人: 卿誠

1.過冷大水滴條件下結(jié)冰風(fēng)洞試驗(yàn)中模型參數(shù)的計(jì)算方法，包括如下步驟：

(一)根據(jù)被模擬物的要求，確定被模擬物的真實(shí)外形和真實(shí)氣象條件，所述真實(shí)外形和真實(shí)氣象條件包含以下七個(gè)參數(shù)：真實(shí)外形特征長度L_f、飛行速度V_f、空氣中的過冷水滴直徑d_f、大氣壓強(qiáng)P_f、空氣中的液態(tài)水含量LWC_f、結(jié)冰總時(shí)間t_f、來流溫度T_f；

(二)將被模擬物的外形按照比例縮小，制作一個(gè)與被模擬物幾何相似的物理模型；

(三)根據(jù)步驟二制備的物理模型，確定物理模型的模型特征長度L_m，根據(jù)模型特征長度L_m和真實(shí)外形特征長度L_f，得到實(shí)驗(yàn)的縮比數(shù)，縮比數(shù)的值為

(四)計(jì)算撞擊因子K_i，計(jì)算公式如下：

該式中，ρ_d為水密度，σ_d為水表面張力系數(shù)，μ_d為水粘性系數(shù)，D_d為水滴直徑，V為來流速度，根據(jù)真實(shí)氣象條件，計(jì)算得到K_i的值；

(五)根據(jù)步驟四得到的K_i值，采用如下公式得到判斷因子ε的值：

ϵ=0.6Ki>57.7ϵ=0.5Ki<=57.7;]]>

(六)根據(jù)步驟一中的V_f、步驟四得到的步驟五得到的ε的值，采用如下公式計(jì)算得到實(shí)驗(yàn)需要的速度V_m：

Vmvf=(LfLm)12-γϵ-1-γ,]]>該式中，γ＝1.4；

(七)根據(jù)步驟一中的V_f、步驟四得到的步驟五得到的ε的值，采用如下公式計(jì)算得到實(shí)驗(yàn)需要的過冷水滴直徑d_m：

dmdf=(VfVm)1ϵ;]]>

(八)由于在開氏溫標(biāo)下，實(shí)驗(yàn)需要的溫度和真實(shí)溫度相差相近，令的初始值為1；

(九)采用如下公式計(jì)算實(shí)驗(yàn)需要的壓強(qiáng)P_m：

PmPf=(VfVm)2(TmTf);]]>

(十)采用如下公式計(jì)算，得到實(shí)驗(yàn)需要的液態(tài)水含量LWC_m：

LWCmLWCf=PmPf/((LmLf)0.5(VmVf)0.5);]]>

(十一)采用如下公式計(jì)算，得到實(shí)驗(yàn)需要的結(jié)冰總時(shí)間t_m：

tmtf=(LmLf)1.5/((VmVf)0.5(PmPf)0.5);]]>

(十二)采用如下公式計(jì)算，得到實(shí)驗(yàn)需要的來流溫度

Tm′=Tf+θm-θfb+Vf2-Vm22*Cp,w,]]>

該式中，C_p，w是水的比熱，C_p,w＝4.184×10³J/Kg.K^-1，θ是空氣能量傳輸參數(shù)，b是相對(duì)溫度因子，

θm=(273.15-Tm)-rVm22Cp,]]>

θf=(273.15-Tf)-rVf22Cp,]]>

b=LWCf·Vf·cp,whc,]]>

其中，駐點(diǎn)處的熱對(duì)流系數(shù)

k是空氣的熱傳導(dǎo)率；ρ是水的密度；r是恢復(fù)因子，r＝Pr^1/2，其中Pr＝0.72，

Cp是空氣的比熱，μ是空氣動(dòng)力粘性系數(shù)；

(十三)采用如下公式計(jì)算溫度的相對(duì)誤差T_δ：

Tδ=|Tm′-Tm|/Tm,]]>

若T_δ＞0.000001,則令T_m＝T′_m，返回到步驟九；

如果T_δ≤0.000001,則T_m＝T′_m，結(jié)束循環(huán)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述過冷大水滴條件下結(jié)冰風(fēng)洞試驗(yàn)中模型參數(shù)的計(jì)算方法，其特征在于，所述步驟十三中，當(dāng)T_δ≤0.000001,則T_m＝T′_m，所得到的L_m即為實(shí)驗(yàn)需要的模型特征長度，所得到的V_m即為實(shí)驗(yàn)需要的飛行速度，所得到的d_m即為實(shí)驗(yàn)需要的過冷水滴直徑，所得到的P_m即為實(shí)驗(yàn)需要的大氣壓強(qiáng)，所得到的LWC_m即為實(shí)驗(yàn)需要的液態(tài)水含量，所得到的t_m即為實(shí)驗(yàn)需要的結(jié)冰總時(shí)間，所得到的T_m即為實(shí)驗(yàn)需要的來流溫度。