大型结冰风洞中冰晶热/力平衡特性数值研究

作者:郭向东; 胡站伟; 丁亮; 易贤; 张平涛
来源:航空动力学报, 2022, 37(03): 478-491.
DOI:10.13224/j.cnki.jasp.20210157

摘要

为明晰大型结冰风洞中冰晶热/力平衡特性,发展了基于欧拉法的冰晶运动和传热传质耦合计算方法,模拟了典型大型结冰风洞构型内冰晶运动和传热过程,从沉降收缩、动量平衡和热平衡三个方面,考察了颗粒形状和体积密度的影响。结果表明:颗粒形状和体积密度对小尺寸冰晶的热/力平衡特性无显著影响。降低颗粒球形度和体积密度会抑制大尺寸冰晶沉降收缩,增大构型出口处冰晶云雾覆盖范围。减小颗粒球形度和体积密度会增大颗粒修正阻力系数和修正努塞尔数,提高颗粒动量跟随性和热跟随性,促使构型出口处大尺寸冰晶趋近动量平衡和热平衡状态。在典型大尺寸冰晶计算工况下,构型出口处球形颗粒的速度差和温度差约为21 m/s和8.6℃,而平板形低体积密度颗粒的参数偏差则分别约为1 m/s和5.8℃。