结冰喷洒塔云雾粒子运动学与热力学特性分析

高建秀

摘 要：利用拉格朗日法和传热传质相关理论建立云雾粒子运动学和热力学数学模型，并采用MATLAB建立仿真模型。对云雾粒子在空气中的运动速度与温度进行仿真计算，分析其影响因素，提出建议。

关键词：喷洒塔；云雾粒子运动；传热传质

中图分类号：V21 文献标志码：A

0 引言

结冰喷洒塔用于进行直升机地面防除冰试验。其利用冬季的自然低温条件，人工模拟结冰云雾环境。喷洒塔在试验过程中，为确保试验分析的精确性，应考虑水滴从喷雾系统进入主流空气后运动过程中的传热传质现象。

本文建立了结冰喷洒塔中云雾粒子运动过程中运动学与热力学的数学模型，并在模型基础上，对运动过程中云雾粒子初始半径、云雾粒子初始温度、空气温度和空气速度对云雾粒子温度与速度的影响进行分析。

1 云雾粒子模型建立

云雾粒子模型的建立包括云雾粒子运动学与热力学模型的建立，从而得到云雾粒子在主流空气中的速度、温度与位移之间的变化关系。

1.1 云雾粒子运动模型建立

采用拉格朗日法建立云雾粒子的运动方程，根据牛二运动定律分析运动中的水滴受力。假设过冷水滴在运动过程中其温度、黏性、密度等介质参数保持不变；过冷水滴在流场中均匀分布，且以球形存在，不分解，不变形；由于水滴密度大于空气密度，有压力梯度引起的力和表现质量力均很小，可忽略不计；同时忽略气动升力，只考虑作用其上的黏性阻力和重力。……