基于蒙特卡洛方法的冰晶撞击特性计算
作者:
作者单位:

1.中国空气动力研究与发展中心结冰与防除冰重点实验室, 绵阳 621000;2.中国空气动力研究与发展中心空气动力学国家重点实验室, 绵阳 621000;3.中国航发商用航空发动机有限责任公司, 上海 200241

作者简介:

通讯作者:

易贤,男,研究员,博士生导师,E-mail:yixian_2000@163.com。

中图分类号:

V211.41

基金项目:

国家自然科学基金重点基金(12132019);国家重大科技专项(J2019-III-0010-0054);国家自然科学面上基金 (12172372)。


Calculation of Ice Crystal Impact Characteristics Using Monte Carlo Method
Author:
Affiliation:

1.Key Laboratory of Icing and Anti-icing, China Aerodynamics Research and Development Center,Mianyang 621000, China;2.State Key Laboratory of Aerodynamics, China Aerodynamics Research and Development Center,Mianyang 621000, China;3.China National Aero Engine Corporation, Shanghai 200241, China

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    摘要:

    航空发动机摄入冰晶易发生内部结冰、造成发动机推力损失,严重时引发航空事故。冰晶结冰数值模拟是研究冰晶结冰的重要手段,而撞击收集系数计算是冰晶结冰数值模拟的关键环节。基于NNWICE平台开展冰晶结冰前期的阻力系数、运动轨迹和撞击收集系数的数值模拟与计算研究,实现了基于蒙特卡洛方法的冰晶撞击收集系数的准确计算;在此基础上发展了拉格朗日框架下冰晶粒子运动、传热传质耦合数值计算方法;通过完成二维NACA0012翼型的相关算例,对比分析了不同阻力模型和冰晶相变对撞击收集系数的影响。结果表明阻力模型对冰晶撞击收集系数影响较小,冰晶相变过程会对冰晶运动轨迹及撞击收集系数产生显著影响,为进一步发展冰晶结冰数值模拟计算方法奠定了基础。

    Abstract:

    The intake of ice crystals by an aero-engine is prone to internal icing, causing loss of engine thrust and, in serious cases, aviation accidents. The numerical simulation of ice crystal icing is an important tool to study ice crystal icing, and the calculation of the collection coefficient is a key part of the numerical simulation of ice crystal icing. Based on the NNWICE platform, the numerical simulation and calculation of the drag coefficient, motion trajectory and collection coefficient of ice crystal icing in the early stage of ice crystal icing is carried out, and the accurate calculation of ice crystal collection coefficient based on Monte Carlo method is achieved. Therefore, the coupled numerical calculation method of ice crystal particle motion and heat and mass transfer under Lagrangian framework is developed; by completing the relevant calculation cases of two-dimensional NACA0012 airfoil, the effects of different drag models and ice crystal phase transition on the impact collection coefficient are compared and analyzed. The results show that the drag model has a little effect on the ice crystal collection coefficient, while the ice crystal phase transition will have a significant effect on the ice crystal motion trajectory and collection coefficient, which lays the foundation for further development of the numerical simulation calculation method of ice crystal icing.

    参考文献
    相似文献
    引证文献
引用本文

马乙楗,柴得林,王强,易贤,余放.基于蒙特卡洛方法的冰晶撞击特性计算[J].南京航空航天大学学报,2023,55(2):291-301

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  • 收稿日期:2022-05-26
  • 最后修改日期:2022-07-05
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  • 在线发布日期: 2023-04-28
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