基于FENSAP的冰积聚模拟分析

范绍强

摘 要：飞机积冰是飞机在积冰气象条件下飞行时，大气中的液态水在部件表面冻结并积聚成冰的物理过程。结冰不仅增加飞机重量，而且破坏翼型的气动外形，导致阻力增加、升力下降、失速迎角减小，严重降低飞机稳定性和操纵性。基于FENSAP-ICE，采用数值模拟的手段，对二维翼型的结冰过程进行了研究，为分析结冰对飞机性能的影响、确定防护范围，进行飞机防/除冰系统设计提供理论基础。

关键词：FENSAP-ICE 数值模拟 冰积聚

中图分类号：V211 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）07（a）-0233-02

在飞机防冰系统的设计中，采用不同的防冰方法时，防护范围的确定原则亦不同，对于除冰系统，需要根据除冰系统能够有效除去的最小结冰厚度确定防护范围；对于防冰系统，则根据防护表面的可能结冰范围确定，一般情况下，可将不同条件下的水滴撞击范围作为防护范围。另外，可以根据实际情况，评估部分表面不采取防护措施时，对飞机安全飞行及相关性能的危害，从而适当减小防护范围以减少防冰能量的消耗。

1 计算模型

1.1 水滴撞击范围确定方法

空气中含有的过冷水滴可看作两种状态，一种是将水滴看做粒子，在空气的驱动下运动，并在惯性的作用下，脱离气流轨迹，撞击到飞机表面；另一种是将空气中分布的水滴看做与空气相同的连续分布的介质，采用与计算空气流场相同的方法计算水滴在空间内的分布，从而得到水滴撞击范围。这两种方法，前者称为拉格朗日法，后者称为欧拉法。……