霜状冰结冰数值模拟研究

提出了一种三维霜冰结冰的数值模拟方法基于欧拉-拉格朗日法计算空气-水滴两相流流场,获得了表面水滴撞击特性以及撞击量,求解质量守恒和能量守恒方程获得网格单元内的结冰量,三维霜冰的结冰计算程序采用用户自定义(UDF)编写,FLUENT提供的动网格功能实现了结冰后的网格重构.计算了4°攻角,液态水含量为1 g/m3,水滴直径20 μm,结冰时间6 min,温度分别为-19.4°和- 28.3°时NACA0012翼型的结冰,并与相关文献结果进行了对比,计算结果与文献实验结果吻合较好,验证了方法的合理性和可靠性.分析了不同的粒径、液态水含量、来流速度等对撞击特性以及结冰的影响,随着粒径、来流速度的增加,水滴收集系数、撞击区和结冰厚度增大,随着液态水含量的增加,水滴收集系数和撞击区是不变的,但是结冰厚度增加.