[發明專利]飛機的水滴撞擊特性計算方法及裝置、設備、存儲介質

在審

• 申請號: 202310263020.7
• 申請日: 2023-03-17
• 公開（公告）號: CN116401834A
• 公開（公告）日: 2023-07-07
• 發明（設計）人: 徐兆可;張非凡
• 申請（專利權）人: 中國民航大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F113/08;G06F119/14
• 代理公司: 北京力量專利代理事務所(特殊普通合伙) 11504
• 代理人: 毛雨田

1.一種飛機的水滴撞擊特性計算方法，其特征在于，所述方法包括：

收集雙流體模型參數，所述雙流體模型參數包括氣流相參數和水滴相參數；

根據雙流體模型參數，計算水滴相體積分數分布和速度分布；

根據水滴相體積分數分布和速度分布，提取機翼表面的水滴相體積分數和水滴撞擊速度；

計算飛機表面的水滴收集率；

根據水滴收集率，識別出水滴撞擊特性。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述雙流體模型參數，包括空氣密度ρ_a、水滴粒徑d_w、氣流粘性系數μ_a和初始的水滴速度U_w0。

3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，根據雙流體模型參數，計算水滴相體積分數分布和速度分布，包括：

根據空氣密度ρ_a、水滴粒徑d_w、氣流粘性系數μ_a和初始的水滴速度U_w0、氣流速度U_a0，計算水滴雷諾數Re_w；

所述水滴雷諾數Re_w的計算公式為：

根據水滴雷諾數Re_w，計算水滴相所受的曳力系數C_D；

所述曳力系數C_D的計算公式為：

根據曳力系數C_D，結合水滴密度ρ_w和初始的水滴速度U_w0、氣流速度U_a0，計算水滴相曳力D_w；

所述水滴相曳力D_w的計算公式為：

根據水滴相曳力D_w，計算氣流相曳力D_a，所述氣流相曳力計算公式為：

D_a＝-D_w

根據氣流相曳力D_a，結合水滴相曳力D_w，水滴相密度ρ_w，環境壓強p，水滴相粘性系數μ_w，氣流相密度ρ_a，氣流相粘性系數μ_a，雙向耦合，同時求解兩相控制方程，迭代計算水滴相體積分數分布α_w和速度分布U_w；

所述水滴相體積分數分布α_w和速度分布U_w的計算公式為：

4.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，計算飛機表面的水滴收集率，包括：

根據水滴相體積分數分布α_w和速度分布U_w，提取其中機翼表面的水滴相體積分數α_w,wall和水滴撞擊速度U_w,wall，結合來流水滴相體積分數α_w,∞和速度U_w,∞，計算飛機表面的水滴收集率β；

所述水滴收集率β的計算公式為：

其中，n_wall為物面法相向量。

5.根據權利要求4所述的方法，其特征在于，計算飛機表面的水滴收集率，還包括：

利用下式收集連續的分布水滴收集率：

式中a_i為不同粒徑水滴所占比例，β_i為各粒徑水滴的收集率。

6.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，水滴撞擊特性，包括：水滴撞擊極限、最大水滴收集率、物面水滴收集率。

7.根據權利要求6所述的方法，其特征在于，水滴撞擊特性，還包括：水滴陰影區。