[發(fā)明專利]一種改進(jìn)的結(jié)冰傳感器安裝位置確定方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110255567.3
• 申請日: 2021-03-09
• 公開（公告）號: CN112678189B
• 公開（公告）日: 2021-06-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 石雅楠;王強(qiáng);易賢;劉宇;楊升科;李維浩
• 申請（專利權(quán)）人: 中國空氣動力研究與發(fā)展中心低速空氣動力研究所
• 主分類號: B64D15/20
• 分類號: B64D15/20;B64F5/00
• 代理公司: 北京勁創(chuàng)知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11589
• 代理人: 李康

1.一種改進(jìn)的結(jié)冰傳感器安裝位置確定方法，其特征在于，包括以下步驟：

1-1.計算帶有傳感器的飛機(jī)的空氣流場；

1-2.計算傳感器所在位置的水收集系數(shù)β1與機(jī)翼上的最大水收集系數(shù)β2的比值 β1/β2；

1-3.若水收集系數(shù)的比值β1/β2大于1，則計算傳感器上的平均結(jié)冰厚度h1與機(jī)翼上迎風(fēng)面的平均結(jié)冰厚度h2的比值h1/h2；若水收集系數(shù)的比值β1/β2小于或等于1，則該位置不適合安裝傳感器；

1-4.若傳感器上的平均結(jié)冰厚度h1與機(jī)翼上迎風(fēng)面的平均結(jié)冰厚度h2的比值h1/h2大于1，則將該位置確定為傳感器的安裝位置；若比值h1/h2小于或等于1，則該位置不適合安裝傳感器；

所述步驟1-2中，所述傳感器所在位置的水收集系數(shù)β1和機(jī)翼上的最大水收集系數(shù)β2均采用以下水收集系數(shù)β的計算公式計算：

其中，為當(dāng)?shù)厮稳莘e分?jǐn)?shù)，為水滴速度的向量，為遠(yuǎn)場水滴容積分?jǐn)?shù)，為遠(yuǎn)場水滴速度，為物面碰撞點(diǎn)處的單位法線向量，符號“”表示向量的模；

所述步驟1-3中，所述傳感器上的平均結(jié)冰厚度h1與機(jī)翼上迎風(fēng)面的平均結(jié)冰厚度h2均采用以下平均結(jié)冰厚度h計算公式計算：

其中t_ice為結(jié)冰時間，為每個控制體的面積，為結(jié)冰質(zhì)量，為冰密度。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種改進(jìn)的結(jié)冰傳感器安裝位置確定方法，其特征在于，所述步驟1-1中，空氣流場的計算公式為：

其中，為輸運(yùn)變量，為空氣密度， 為空氣速度的向量， 為擴(kuò)散系數(shù)，為源項，是梯度算子，grad是梯度函數(shù)，t為時間步長。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種改進(jìn)的結(jié)冰傳感器安裝位置確定方法，其特征在于，所述當(dāng)?shù)厮稳莘e分?jǐn)?shù)通過以下公式計算：

；

其中，為水滴速度的向量，為空氣速度的向量，為水滴密度，為重力加速度，為慣性因子，其表達(dá)式為：

其中，為空氣動力粘性系數(shù)，為水滴直徑，為水滴阻力系數(shù)，為相對雷諾數(shù)，其表達(dá)式為：

。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種改進(jìn)的結(jié)冰傳感器安裝位置確定方法，其特征在于，所述水滴阻力系數(shù)的計算公式如下： 。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種改進(jìn)的結(jié)冰傳感器安裝位置確定方法，其特征在于，所述冰密度的計算式為：

；

其中，中間變量可由以下公式得出：

其中，為水滴直徑，為水滴速度的向量，為壁面溫度，是的范數(shù)。

6.根據(jù)權(quán)利要求1或5之一所述的一種改進(jìn)的結(jié)冰傳感器安裝位置確定方法，其特征在于，結(jié)冰質(zhì)量通過聯(lián)立液膜的質(zhì)量守恒方程和液膜的能量守恒方程計算得到；

所述液膜的質(zhì)量守恒方程為：

其中，為水的密度，為來流風(fēng)速，為液態(tài)水含量，為蒸發(fā)損失的水的質(zhì)量，為液膜厚度；為液膜的平均速度；β為水收集系數(shù)；

所述液膜的能量守恒方程為：

其中，為水的比熱，是相對溫度，為過冷水滴的相對溫度，為水蒸發(fā)的潛熱，為冰融化時的潛熱，為冰的升華潛熱，為玻爾茲曼常數(shù)，為空氣的絕對溫度，為絕對溫度，為氣流與液膜表面的對流換熱，是液膜與固壁表面的對流換熱，是的范數(shù)。