- Код статьи
- S3034534025040121-1
- DOI
- 10.7868/S3034534025040121
- Тип публикации
- Статья
- Статус публикации
- Опубликовано
- Авторы
- Том/ Выпуск
- Том / Номер выпуска 4
- Страницы
- 134-148
- Аннотация
- Предложена усовершенствованная модель обледенения, позволяющая выполнять расчет процесса формирования льда на объектах различной формы в условиях циклического нагрева поверхности элемента летательного аппарата (ЛА). Модель описывает сопряженную задачу нестационарного теплообмена между поверхностью ЛА, снабженного электронагревательным элементом, и ледяным наростом, формирующимся на его поверхности под воздействием атмосферного облака жидких переохлажденных капель. Ледяной нарост рассматривается в виде трехслойной структуры, состоящей из слоя воды на поверхности обшивки ЛА, самого слоя льда и пленки воды на его поверхности. Выполнена валидация модели с использованием экспериментальных данных по температурам электрообогреваемой модели крыла в условиях обледенения. Продемонстрирована возможность описания переходных процессов, протекающих при формировании и взаимной трансформации различных сочетаний фазовых состояний элементов ледяных наростов в процессе циклического обогрева. Результаты расчета толщин пленок воды и температурных полей на границе льда с поверхностью ЛА могут быть использованы для расчёта величин сил, удерживающих лед на поверхности и прогнозирования его удаления без полного расплавления.
- Ключевые слова
- обледенение летательных аппаратов противобледенительная система электротепловая защита трехслойная модель метод конечных элементов численное моделирование
- Дата публикации
- 10.06.2025
- Год выхода
- 2025
- Всего подписок
- 0
- Всего просмотров
- 2
Библиография
- 1. Lee Y.M., Lee J.H., Raj L.P., Jo J.H., and Myong R.S. Large-eddy simulations of complex aerodynamic flows over multi-element iced airfoils // Aerosp. Sci. Technol. 2021. No. 109.
- 2. Pereira C.M. Status of NTSB aircraft icing certifcationrelated safety recommendations issued as a result of the 1994 ATR-72 accident at Roselawn // AIAA Paper 97-0410. 1997.
- 3. Goraj Z. An overview of the deicing and antiicing technologies with prospects for the future // 24TH International Congress of the Aeronautical Sciences. Yokohama, Japan. 2004. P. 1–11.
- 4. Gori G., Parma G., Zocca M., and Guardone A. Local Solution to the Unsteady Stefan Problem for In-Flight Ice Accretion Modeling // J. of Aircraft. 2018. V. 55. No. 1. P. 251.
- 5. Жердев А.А., Горячев А.В., Гребеньков С.А., Жулин В.Г., Горячев П.А., Савенков В.В. Использование электрообогрева для защиты входных элементов двигателя от обледенения // Изв. ВУЗов. Машиностроение. 2014. №11(656). С. 56.
- 6. Wright W. User’s manual for LEWICE version 3.2 // NASA/CR-2008-214255. 2008.
- 7. Программный комплекс Ansys FENSAP-ICE: Ice Accretion Simulation Software // 2019. https://www.ansys.com/products/fluids/ansys-fensap-ice.
- 8. Горячев А.В., Горячев П.А., Рыбаков А.А. Программный модуль компьютерного моделирования процесса обледенения элементов авиационных силовых установок (“КРИСТАЛЛ 2023”). Свидетельство о гос. регистрации программы для ЭВМ№2023666962. Дата регистрации: 08.08.2023.
- 9. Henry R. Development of an electrothermal de-icing/anti-icing model // AIAA 92-0526. 1992.
- 10. Lei G.-L., Dong W., Zheng M., Guo Z.-Q., and Liu Y.-Z. Numerical investigation on heat transfer and melting process of ice with different porosities // Int. J. Heat Mass Transf. 2017. No. 107. P. 934–944.
- 11. Wright W., Dewitt K.J., Keith T. Numerical simulation of icing, deicing, and shedding // AIAA-91-0665. 1991.
- 12. Messinger B.L. Equilibrium temperature of an unheated icing surface as a function of airspeed // J. Aeronaut. Sci. 1953. V. 20. No. 1. P. 29.
- 13. Bourgault Y., Beaugendre H., and Habashi W.G. Development of a shallow-water icing model in FENSAP-ICE // J. of Aircraft. 2000. V. 37. No. 4. P. 640.
- 14. Reid T., Baruzzi G.S., and Habashi W.G. FENSAP-ICE: unsteady conjugate heat transfer simulation of electrothermal de-icing // J. Aircr. No. 49. 2012. P. 1101.
- 15. Myers T.G. Extension to the Messinger model for aircraft icing // AIAA J. 2001. No. 39. P.211.
- 16. Gori G., Zocca M., and Guardone A. A model for in-flight ice accretion based on the exact solution of the unsteady Stefan problem // AIAA 2015-3019. 2015.
- 17. Myers T.G., Charpin J.P. A mathematical model for atmospheric ice accretion and water flow on a cold surface // Int. J. Heat Mass Transf. 2004. No. 47. P. 5483.
- 18. Рыбаков А.А., Шумилин С.С., Горячев П.А., Горячев А.В. Разработка программного модуля “Кристалл” для 3D-расчета процесса обледенения элементов авиационной техники // Тез. докл. Национального суперкомпьютерного форума (НСКФ-2021). Россия, Переславль-Залесский: ИПС им. А.К. Айламазяна РАН, 2021.
- 19. Shen X., Wang H., Lin G., Bu X., and Wen D. Unsteady simulation of aircraft electrothermal deicing process with temperature-based method // J. Aerosp. Eng. 2020. No. 234. P. 388.
- 20. Chauvin R., Bennani L., Trontin P., and Villedieu P. An implicit time marching Galerkin method for the simulation of icing phenomena with a triple layer model // Finite Elements in Analysis and Design. 2018. No. 150. P. 20–33.
- 21. Esmaeilifar E., Prince Raj L., and Myong R.S. Computational simulation of aircraft electrothermal de-icing using an unsteady formulation of phase change and runback water in a unified framework // Aerospace Science and Technology. 2022. No. 130.
- 22. Bennani L., Trontin P., Chauvin R., and Villedieu P. A non-overlapping optimized Schwarz method for the heat equation with non linear boundary conditions and with applications to de-icing // Comput. Math. Appl. 2020. No. 80 (6). P. 1500.
- 23. Meng F., Banks J.W., Henshaw W.D., and Schwendeman D.W. A stable and accurate partitioned algorithm for conjugate heat transfer // Journal of Computational Physics. 2017. No. 344. P. 51.
- 24. Бендерский Л.А., Горячев А.В., Горячев П.А., Горячев Д.А., Любимов Д.А., Студенников Е.С. Особенности моделирования тепломассообменных процессов при формировании льда в условиях атмосферного облака, состоящего из переохлажденных капель // ТВТ. 2024. Т. 62.№2. С. 222.
- 25. Программный модуль компьютерного моделирования физических процессов в авиационных силовых установках (“Лазурит”) // Свидетельство о гос. регистрации программы для ЭВМ №2023666963. Дата регистрации: 08.08.2023.
- 26. Roe P.L. Characteristic-based schemes for the Euler equations // Annual review of fluid mechanics. 1986. V. 18. P. 337.
- 27. Wright W.B., Al-Khalil K., and Miller D. Validation of NASA Thermal Ice Protection Computer Codes Part 2—The Validation of LEWICE/Thermal // AIAA Paper 97-0050. 1997.
