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基于压电陶瓷及其复合材料的飞机除冰技术研究现状及发展趋势
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作者 张海波 罗江海 +5 位作者 徐志强 周鑫翊 马伟刚 王传民 姜胜林 谭划 《航空制造技术》 北大核心 2025年第3期32-40,66,共10页
飞机飞行过程中,悬浮的过冷水滴在飞机表面结冰,会严重影响飞机的飞行安全,除冰技术是提高飞机安全性能的重要方法。其中,压电除冰技术具有能耗低、结构简单的优点。本文综述了基于压电陶瓷及其复合材料的飞机除冰技术,探讨了低频压电... 飞机飞行过程中,悬浮的过冷水滴在飞机表面结冰,会严重影响飞机的飞行安全,除冰技术是提高飞机安全性能的重要方法。其中,压电除冰技术具有能耗低、结构简单的优点。本文综述了基于压电陶瓷及其复合材料的飞机除冰技术,探讨了低频压电共振除冰方法和高频超声波除冰法的原理、优缺点,总结了除冰系统中压电材料的发展,分析了传统含铅压电陶瓷、无铅压电陶瓷的优缺点和适用范围,展望了柔性压电复合材料在飞机除冰中的应用。制备大功率压电陶瓷与高性能压电复合材料将是飞机除冰技术中的两个重要研究方向。本文为飞机除冰技术的改进提供了思路。 展开更多
关键词 压电陶瓷 除冰 柔性压电复合材料 致动器 振动
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基于声压反射系数幅度谱的薄冰厚度测量
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作者 王渊 陈思羽 +3 位作者 王岩 张杨 朱程香 朱春玲 《南京航空航天大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第5期924-931,共8页
针对飞机结冰初期超声测厚时回波信号混叠导致的薄冰层厚度无法定量测量的问题,提出一种可通过蒙皮-冰层界面超声回波声压反射系数幅度谱(Ultrasonic reflection coefficient amplitude spectrum,URCAS)谐振频率反演薄冰厚度的方法。采... 针对飞机结冰初期超声测厚时回波信号混叠导致的薄冰层厚度无法定量测量的问题,提出一种可通过蒙皮-冰层界面超声回波声压反射系数幅度谱(Ultrasonic reflection coefficient amplitude spectrum,URCAS)谐振频率反演薄冰厚度的方法。采用数值计算获得铝制蒙皮表面结冰初期原始超声回波信号并计算URCAS,确定入射波幅度谱−6 dB带宽范围内对应的薄冰层厚度测量上下限;发展用于超声时/频信号特征参数提取的信号处理方法,对理论计算回波信号进行处理,提取URCAS谐振频率点进行薄冰层厚度反演。结果表明:基于URCAS的冰厚测量可以有效实现结冰初期混叠超声信号特征参数提取,冰厚测量下限约为时域分析测量下限的1/2,理论测量相对误差小于4%。 展开更多
关键词 飞机结冰初期 回波信号混叠 声压反射系数幅度谱 谐振频率 薄冰厚度测量
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蒙皮-冰层界面融化脱粘超声探测
3
作者 王渊 张杨 +2 位作者 王岩 朱程香 朱春玲 《西北工业大学学报》 北大核心 2025年第2期241-249,共9页
为解决热防护系统工作时局部冰层脱粘难以在线探测的问题,开展了基于多层介质内超声传递理论的蒙皮-冰层界面融化程度在线超声探测方法研究。构建了包含蒙皮、水膜、冰水过渡层、冰层和空气层的多层介质声学模型,采用不同中心频率的超... 为解决热防护系统工作时局部冰层脱粘难以在线探测的问题,开展了基于多层介质内超声传递理论的蒙皮-冰层界面融化程度在线超声探测方法研究。构建了包含蒙皮、水膜、冰水过渡层、冰层和空气层的多层介质声学模型,采用不同中心频率的超声脉冲波作为激励源,通过数值计算获得多层介质界面回波信号;发展用于冰层融化脱粘测量的超声信号处理算法,对原始回波信号进行处理并提取蒙皮-冰层界面回波信号特征参数,提出采用蒙皮-冰层界面超声反射系数评估冰层融化程度;搭建超声结冰探测系统,设计并制备耐低温超声传感器,在低温环境验证电加热作用下系统对冰层融化程度的测量能力。理论研究结果表明:当蒙皮表面冰层融化产生薄水膜时,可通过蒙皮-附着物界面超声反射系数变化反映冰层融化程度;将超声反射系数大于0.8作为冰层融化判据,随超声信号中心频率增大,可对更薄的水膜进行识别,7.5 MHz中心频率信号对应的水膜识别厚度为10μm。实验研究结果表明,在明冰、混合冰和霜冰结冰气象条件下,超声探测系统均可在电加热工作初期输出冰层脱粘信号。初步探索了热防护作用过程中蒙皮-冰层界面超声脉冲波传播特性,提出的冰融化程度探测方法有望进一步降低热防护能耗。 展开更多
关键词 冰层脱粘 结冰探测 在线超声探测 超声脉冲波 反射系数 融化程度
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微小冰晶融化特性的实验与数值模拟研究
4
作者 钟富豪 刘秀芳 +3 位作者 刘森云 陈佳军 魏震 侯予 《中南大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第6期2477-2486,共10页
为了深入理解航空发动机内微小冰晶的结冰机理,建立基于焓-孔隙率方法的微小冰晶融化模型,并通过可视化实验对该模型进行验证,研究环境温度和初始粒径对冰晶融化特性的影响规律。研究结果表明:冰晶融化时间的数值模拟结果与实验测量值... 为了深入理解航空发动机内微小冰晶的结冰机理,建立基于焓-孔隙率方法的微小冰晶融化模型,并通过可视化实验对该模型进行验证,研究环境温度和初始粒径对冰晶融化特性的影响规律。研究结果表明:冰晶融化时间的数值模拟结果与实验测量值最大偏差不超过12%;由于环境气体的自然对流作用,冰晶的融化均从顶部开始;随着融化过程的进行,冰芯逐渐变成非球形,当融化过程快结束时,冰芯呈贝壳状;由于冰的密度低于水的密度,当冰芯粒径较小时(融化率约为70%),会在浮力的作用下向上漂浮;冰晶的融化开始时间与初始粒径呈线性关系,与环境温度呈幂函数关系;冰晶的融化时间与初始粒径呈幂函数关系,与环境温度呈线性关系。本研究可为冰晶结冰数值预测模型的优化及航空发动机冰晶结冰科学防护手段的建立提供理论依据。 展开更多
关键词 航空发动机结冰 冰晶 融化特性 焓-孔隙率模型 可视化实验
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超疏水电热复合表面防冰机理与特性实验研究
5
作者 刘欣乐 李文丰 +1 位作者 许德辰 蔡晋生 《实验流体力学》 北大核心 2025年第2期75-85,共11页
作为一种新型防冰技术,超疏水电热复合表面防冰具有良好的防冰效果和较低的能量消耗。基于超疏水表面水滴撞击及润湿特性,依据结冰表面热平衡理论,发展了超疏水电热复合表面防冰热流密度预测模型。在结冰风洞中开展了圆柱模型超疏水电... 作为一种新型防冰技术,超疏水电热复合表面防冰具有良好的防冰效果和较低的能量消耗。基于超疏水表面水滴撞击及润湿特性,依据结冰表面热平衡理论,发展了超疏水电热复合表面防冰热流密度预测模型。在结冰风洞中开展了圆柱模型超疏水电热复合表面防冰实验研究,结果表明,防冰热流密度理论计算值与实验值之间的差别小于6%,验证了该预测模型的准确性。实验结果与能耗分析表明:与传统电加热方法相比,超疏水电热复合表面防冰能够有效降低防冰能耗;在风速10 m/s、液态水含量1 g/m^(3)、水滴平均体积直径65μm、温度-15℃条件下,超疏水表面能够有效防止回流冰形成;对于干、湿表面防冰,超疏水电热复合表面防冰比传统电加热方法能够分别降低约43%和33%的防冰能耗。 展开更多
关键词 电加热 超疏水 结冰风洞实验 防结冰 低能耗
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被动防/除冰材料的制备及机理研究进展
6
作者 武意源 吴昊阳 +5 位作者 张航海 李政喆 杨慕溪 李君仪 张楠 杜娟 《有色金属(中英文)》 北大核心 2025年第6期932-941,共10页
被动防/除冰材料作为一类重要的智能材料,在一定条件下可实现延缓结冰、降低冰与基底黏附力的目标,从而达到防/除冰的目的。基于被动防/除冰材料本身的优点,研究其制备和机理的综述性论文并不多。针对被动防/除冰材料的国内外研究现状... 被动防/除冰材料作为一类重要的智能材料,在一定条件下可实现延缓结冰、降低冰与基底黏附力的目标,从而达到防/除冰的目的。基于被动防/除冰材料本身的优点,研究其制备和机理的综述性论文并不多。针对被动防/除冰材料的国内外研究现状进行介绍,重点阐述了被动防/除冰材料的类别(主要包含超疏水表面、光滑液体注入多孔表面(SLIPS)、光热防/除冰材料和其他材料)以及它们的制备和性能,并归纳出被动防/除冰材料的性能要求及关键性能指标;总结出防/除冰机理。对被动防/除冰材料面临的关键挑战、潜在应用和发展前景进行了展望。 展开更多
关键词 防除冰 制备 机理
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非结冰气象条件下机翼热气防冰系统数值模拟 被引量:9
7
作者 郁嘉 卜雪琴 +2 位作者 林贵平 申晓斌 马文涛 《空气动力学学报》 CSCD 北大核心 2016年第5期562-567,共6页
为了在自然结冰飞行前预估飞机防冰系统的性能,减少飞行风险,开展了非结冰气象条件下飞机机翼热气防冰系统的数值模拟研究。数值模拟采用了计算流体力学方法;外部对流传热系数的计算采用附面层积分方法。机翼热气防冰系统表面温度的计... 为了在自然结冰飞行前预估飞机防冰系统的性能,减少飞行风险,开展了非结冰气象条件下飞机机翼热气防冰系统的数值模拟研究。数值模拟采用了计算流体力学方法;外部对流传热系数的计算采用附面层积分方法。机翼热气防冰系统表面温度的计算是将蒙皮外部散热热流、内部热气加热热流以及蒙皮导热三者进行热耦合,并进行了改进,改进的方法不要求防冰腔内、外两套网格在重合面网格处一致,是通过双向线性插值将一方面网格信息插值传递到另一方表面网格上,提高了计算效率。 展开更多
关键词 热气防冰系统 机翼 数值模拟 非结冰气象条件 表面温度
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旋转帽罩结冰相似准则的研究 被引量:9
8
作者 张丽芬 张美华 +1 位作者 吴丁毅 刘振侠 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第8期1164-1169,共6页
为了研究航空发动机旋转帽罩结冰相似理论,在静止部件结冰相似准则的基础上,忽略次要因素的影响,建立了一种适用于旋转帽罩的结冰试验相似准则。利用建立的旋转结冰相似准则,通过数值模拟方法,对旋转帽罩缩比前后的水滴收集特性和结冰... 为了研究航空发动机旋转帽罩结冰相似理论,在静止部件结冰相似准则的基础上,忽略次要因素的影响,建立了一种适用于旋转帽罩的结冰试验相似准则。利用建立的旋转结冰相似准则,通过数值模拟方法,对旋转帽罩缩比前后的水滴收集特性和结冰冰形进行了误差分析,并对此准则的可靠性进行评估。计算结果表明:用建立的相似准则所确定的参数对于全尺寸旋转帽罩转速分别为1kr/min和5kr/min时进行数值模拟。在全尺寸旋转帽罩及其1/2缩比模型上的对应区域得到的水滴收集特性和结冰冰形,误差约为2.7%和5.3%,表明选取缩比参数的方法是可靠的,并且提出的相似准则是有效的,对结冰风洞试验的理论研究和参数选取有一定的参考价值。 展开更多
关键词 航空发动机 旋转帽罩 结冰相似准则 水滴收集特性 结冰冰形
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热气防冰腔结构参数对其热性能影响研究 被引量:11
9
作者 彭珑 卜雪琴 +2 位作者 林贵平 马文涛 赵凯 《空气动力学学报》 CSCD 北大核心 2014年第6期848-853,共6页
采用数值模拟方法,开展了热气防冰系统结构参数对其热性能影响的研究。首先建立了不同管壁距、喷孔排数、喷口喷射角度的防冰腔结构,运用计算流体力学方法对其内部热气流动与换热进行了模拟,得到了防冰腔热效率以及热气喷射蒙皮内表面... 采用数值模拟方法,开展了热气防冰系统结构参数对其热性能影响的研究。首先建立了不同管壁距、喷孔排数、喷口喷射角度的防冰腔结构,运用计算流体力学方法对其内部热气流动与换热进行了模拟,得到了防冰腔热效率以及热气喷射蒙皮内表面的对流传热系数的分布。结果表明:管壁距在4mm至36mm范围内增大,将降低防冰腔的热效率,并且弱化射流正对冲击表面传热性能;流量一致时,喷孔排数由3排减至2排,提高了防冰腔热效率;3排喷孔射流角度朝上表面方向旋转15°,将会提升防冰腔热效率,表明曲面曲率影响射流表面传热性能。 展开更多
关键词 热气防冰腔 热效率 结构参数 表面传热系数
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过冷大水滴结冰探测技术研究进展 被引量:7
10
作者 张洪 张文倩 郑英 《实验流体力学》 CAS CSCD 北大核心 2016年第3期33-39,共7页
过冷大水滴结冰是飞机结冰防护领域出现的新问题和新挑战,大水滴结冰探测是保障飞机飞行安全的关键技术,制约飞机结冰防护系统的整体发展。论文搜集和整理了相关科技文献,从结冰机理和探测原理角度分析了结冰探测技术所面临的新挑战和机... 过冷大水滴结冰是飞机结冰防护领域出现的新问题和新挑战,大水滴结冰探测是保障飞机飞行安全的关键技术,制约飞机结冰防护系统的整体发展。论文搜集和整理了相关科技文献,从结冰机理和探测原理角度分析了结冰探测技术所面临的新挑战和机遇,通过对最新适航规范的分析,总结了大水滴结冰探测技术的新要求。按技术成熟度为主线对过冷大水滴结冰探测技术进行了详细介绍和全面总结,并首次提出探头型结冰探测器的水滴轨迹检测和溢流特性检测分类方法。 展开更多
关键词 过冷大水滴 结冰 结冰探测 适航规范 水滴轨迹检测 溢流特性检测
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基于CFD的水收集系数及防冰表面温度预测 被引量:26
11
作者 卜雪琴 林贵平 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第10期1182-1185,共4页
利用计算流体力学(CFD,Computational Fluid Dynam ics)软件FLUENT,对二维机翼在结冰气象条件下飞行时的水收集系数,以及防冰系统工作并达到稳定后的防冰表面温度进行了计算.水收集系数计算采用FLUENT中的欧拉两相流模型以及用户自定义... 利用计算流体力学(CFD,Computational Fluid Dynam ics)软件FLUENT,对二维机翼在结冰气象条件下飞行时的水收集系数,以及防冰系统工作并达到稳定后的防冰表面温度进行了计算.水收集系数计算采用FLUENT中的欧拉两相流模型以及用户自定义函数.特定飞行条件及热气防冰系统结构下的防冰表面平衡温度分布预测采用防冰腔内外热流耦合的方法.所得结果和理论分析一致,表明了利用FLUENT可以有效的进行防冰研究,包括水收集系数及防冰表面温度的预测,为今后进一步研究设计热气或电热防冰系统打下基础. 展开更多
关键词 飞机防冰 水收集系数 表面温度
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热气防冰系统内表面弦向传热性能衰减规律 被引量:3
12
作者 卜雪琴 彭珑 +1 位作者 林贵平 周盈 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第1期72-78,共7页
利用反向热流法实验研究了弦向3排射流喷口,且中央喷口正对前缘驻点结构下射流冲击热气防冰系统前缘内表面的局部传热特性。重点研究了喷孔射流出口雷诺数Rej、笛形管相对于前缘的距离与孔径比Zn/d、射流冲击驻点区弦向弧长与孔径比r/d... 利用反向热流法实验研究了弦向3排射流喷口,且中央喷口正对前缘驻点结构下射流冲击热气防冰系统前缘内表面的局部传热特性。重点研究了喷孔射流出口雷诺数Rej、笛形管相对于前缘的距离与孔径比Zn/d、射流冲击驻点区弦向弧长与孔径比r/d对冲击前缘靶面的局部传热性能分布的影响。实验中Rej范围为2.5×104~1×105,Zn/d范围为1.736~27.5,r/d范围为13.21~61.5。结果表明,局部传热性能分布曲线为从驻点开始向两侧衰减的钟形曲线,包括稳定段、下降段和结束段3部分,其中稳定段只受参数r/d的影响,而参数Rej、Zn/d和r/d均能够明显影响下降段的下降速率,参数r/d则几乎不会改变下降段的总下降幅度。总结了此类喷口结构下射流冲击前缘换热性能衰减分布曲线的通用实验关联式,以指导防冰系统的设计和热性能的评估。 展开更多
关键词 热气防冰系统 笛形管 射流 局部传热特性 实验关联式
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翼型曲面的压电振动除冰方法研究 被引量:4
13
作者 苗波 朱春玲 +2 位作者 朱程香 张慧君 付斌 《实验流体力学》 CAS CSCD 北大核心 2016年第2期46-53,共8页
以缩比后的翼型前缘曲面为研究对象,对压电振动除冰的方法进行了理论和实验研究。针对翼型曲面的特殊性,以有限元模型导出的翼型截面离散点为基础,设计了针对翼型曲面和不同压电元件尺寸下的压电元件可贴区域的求解算法,并通过五点共圆... 以缩比后的翼型前缘曲面为研究对象,对压电振动除冰的方法进行了理论和实验研究。针对翼型曲面的特殊性,以有限元模型导出的翼型截面离散点为基础,设计了针对翼型曲面和不同压电元件尺寸下的压电元件可贴区域的求解算法,并通过五点共圆法和四点共圆法的理论思想得出翼型曲面各点切法向矢量的求解算法。针对翼型曲面研究了压电元件的布局规律。结果表明,翼型曲面结构下,压电元件的激励效果随着间距的增大而减弱,压电元件布置在振型波峰位置附近有最佳的激励效果。在粘贴接触面积一定的前提下,激励效果随着相对贴片数量的增加而减弱,而压电元件的贴片集中度越高,激励效果越好。实验得到了较好的除冰效果,验证了布局方式的可行性,同时除冰功率最大为69.77W·m^(-2),低于电热除冰系统所需功耗。 展开更多
关键词 翼型曲面 压电 振动 除冰 布局方式
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热气防冰系统中短小销钉强化传热数值模拟 被引量:4
14
作者 卜雪琴 陈雨晨 +1 位作者 林贵平 彭珑 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第8期1053-1057,共5页
热气防冰是目前飞机常用的防冰技术之一,为了提高热气防冰系统的防冰效率,提出使用短小销钉绕流强化传热的方式.利用计算流体力学(CFD,Computational Fluid Dynamics)的方法研究了不同结构阵列销钉绕流对双蒙皮防冰通道的强化传热效果... 热气防冰是目前飞机常用的防冰技术之一,为了提高热气防冰系统的防冰效率,提出使用短小销钉绕流强化传热的方式.利用计算流体力学(CFD,Computational Fluid Dynamics)的方法研究了不同结构阵列销钉绕流对双蒙皮防冰通道的强化传热效果和流动阻力的影响,主要包括:销钉高径比、销钉阵列型式以及槽道高度.研究结果表明:加入销钉特别是叉排销钉能够强化传热,但也会引起流动阻力的增大;槽道高度小于1mm时,传热效果的提高不明显,无需销钉来提高传热.研究结果为热气防冰系统双蒙皮通道的设计提供了一定的理论指导. 展开更多
关键词 热气防冰系统 销钉 强化传热
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基于支持向量机的主动红外式结冰冰型分类方法研究 被引量:3
15
作者 张镇 叶林 +3 位作者 陆海鹰 周建军 吴相林 孙忠周 《计算机应用研究》 CSCD 北大核心 2010年第7期2560-2562,共3页
针对飞机机翼等部位的结冰探测,提出了一种主动式红外结冰冰型分类的方法。该方法基于支持向量机,通过测量不同冰型结冰表面的红外激光反射系数,达到对结冰冰型分类的目的。初步试验结果表明,该方法能够以一定的准确性对物体结冰的冰型... 针对飞机机翼等部位的结冰探测,提出了一种主动式红外结冰冰型分类的方法。该方法基于支持向量机,通过测量不同冰型结冰表面的红外激光反射系数,达到对结冰冰型分类的目的。初步试验结果表明,该方法能够以一定的准确性对物体结冰的冰型进行实时动态分类,为飞机结冰探测提供了一种新的技术思路。 展开更多
关键词 冰型分类 支持向量机 结冰冰型 红外探测
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结冰模拟与AEDC方法有效性的验证 被引量:4
16
作者 常士楠 洪海华 张玉珠 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第6期692-696,共5页
介绍了AEDC(Arnold Engineering Development Center)结冰缩比方法,并对其有效性问题,用数值仿真方法进行了验证.利用结冰仿真计算软件对NACA0012翼型及其1/2和1/3缩比模型、圆柱及其1/2缩比模型进行了结冰数值模拟,内容涉及流场、水滴... 介绍了AEDC(Arnold Engineering Development Center)结冰缩比方法,并对其有效性问题,用数值仿真方法进行了验证.利用结冰仿真计算软件对NACA0012翼型及其1/2和1/3缩比模型、圆柱及其1/2缩比模型进行了结冰数值模拟,内容涉及流场、水滴撞击特性和冰生长计算等.缩比部件的结冰条件由AEDC方法确定.结果表明,翼型、圆柱与其缩比模型的结冰过程具有较好的相似性.说明AEDC方法科学合理,其确定的结冰缩比试验参数有效,同时也说明结冰模拟技术可用于结冰缩比相似性研究. 展开更多
关键词 结冰缩比 相似理论 数值仿真
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电脉冲除冰系统除冰激励的仿真研究 被引量:3
17
作者 李清英 白天 朱春玲 《系统仿真学报》 CAS CSCD 北大核心 2011年第12期2799-2804,共6页
建立了电脉冲除冰实验系统的二维电磁涡流场分析模型,提出了数值计算后处理求解试验蒙皮表面除冰激励分布的方法,并利用有限元动力分析方法建立了试验蒙皮的三维动力分析模型,通过在模型上加载后处理所得的表面瞬态压力,仿真获得了试验... 建立了电脉冲除冰实验系统的二维电磁涡流场分析模型,提出了数值计算后处理求解试验蒙皮表面除冰激励分布的方法,并利用有限元动力分析方法建立了试验蒙皮的三维动力分析模型,通过在模型上加载后处理所得的表面瞬态压力,仿真获得了试验蒙皮的响应加速度,最后引入加速度实验用以验证模拟值。结果表明,基于二维电磁涡流场数值计算后处理求解除冰激励与有限元动力分析试验蒙皮的方法,所得的加速度与实验测量值吻合较好,因此说明了所述方法的正确性,可为电脉冲除冰系统的冰层破坏分析奠定基础。 展开更多
关键词 电脉冲除冰系统 电磁涡流场 除冰激励 压力分布 加速度
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平板压电除冰系统中压电元件排布规律研究 被引量:3
18
作者 苗波 朱春玲 朱程香 《空气动力学学报》 CSCD 北大核心 2016年第6期732-737,共6页
针对压电振动除冰方法在工程上的可用性,以平面铝板为研究对象,采用有限元模型和结构动力学分析的方法,对平板压电除冰系统中压电元件的排布规律进行了研究。以平板长度方向上的截面为研究对象,用有限元分析方法研究了二维压电耦合模型... 针对压电振动除冰方法在工程上的可用性,以平面铝板为研究对象,采用有限元模型和结构动力学分析的方法,对平板压电除冰系统中压电元件的排布规律进行了研究。以平板长度方向上的截面为研究对象,用有限元分析方法研究了二维压电耦合模型的模态振型,选取了长度方向上三阶模态振型为最佳除冰模态振型,并以此振型为后续三维模型的基础振型。针对压电元件数量、压电元件相对贴片数量和压电元件贴片集中度这三个不同的排布参数,利用三维压电耦合有限元模型,以冰层与平板交界面处的弹性应变作为激励效果的直接体现参数,仿真分析了压电元件在平板宽度方向上的排布规律。仿真结果表明:压电元件在宽度方向上排布在中间位置和边缘位置,对结构均具有较好的激励效果,压电元件的布局要避开宽度方向上弹性应变较小的位置,因此对于分布在平板宽度方向边缘的压电元件,仍然可以在目标结冰区激励出较强的振动效果;在相同的接触面积下,减小压电元件的相对贴片数量,提高压电元件的贴片集中度,均可以提高压电元件对平板的激励效果,因此在实际应用中,在尺寸和粘接结构情况允许的情况下,尽可能选择尺寸较大的压电元件;并且当曲面上压电元件的贴片范围被限制的情况下,适当提升某一方向上压电元件贴片集中度,可以提高对平板结构的激励效果。灵活结合压电元件排布规律,可以设计出可行的压电元件排布方式,为压电除冰系统的工程研究提供借鉴和参考。 展开更多
关键词 压电 除冰 平板 排布 有限元 振动 弹性应变
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飞机结冰中水滴撞击特性的欧拉法准确性分析 被引量:4
19
作者 申晓斌 赵文朝 +1 位作者 林贵平 亓子程 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第8期1912-1921,共10页
过冷水滴撞击特性计算是飞机结冰冰形预测与防除冰系统性能分析的基础,常用方法为欧拉法与拉格朗日法,2种方法的结果通常是一致的,但在某些部件上会出现差异。通过对欧拉法与拉格朗日法进行比较,分析2种方法结果的异同,进而讨论欧拉法... 过冷水滴撞击特性计算是飞机结冰冰形预测与防除冰系统性能分析的基础,常用方法为欧拉法与拉格朗日法,2种方法的结果通常是一致的,但在某些部件上会出现差异。通过对欧拉法与拉格朗日法进行比较,分析2种方法结果的异同,进而讨论欧拉法对于飞机结冰中水滴撞击特性计算的准确性。以NACA 0012翼型、冰风洞风道、S形进气道与发动机气膜帽罩为对象,采用欧拉法与拉格朗日法计算获得水滴运动及局部水收集系数。结果表明:当水滴运动未受到上游效应影响时,欧拉法与拉格朗日法的结果一致;当水滴发生偏转后,欧拉法速度的单一性使水滴流线不能相交,而拉格朗日法能捕捉水滴轨迹的交叉,导致2种方法的预测产生差异,且欧拉法结果与水滴不碰撞及聚并的假设存在冲突;水滴在上游部件空气绕流或气流吹袭作用下都会发生偏转,使得欧拉法与拉格朗日法得到的下游表面水收集系数不相符,欧拉法对于S形进气道与发动机气膜帽罩的水滴运动及撞击特性计算存在误差。研究成果对飞机结冰冰形的准确预测及防除冰系统的设计有重要参考价值。 展开更多
关键词 飞机结冰 水滴撞击特性 欧拉法 拉格朗日法 轨迹交叉
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飞机结冰在线辨识方法研究 被引量:1
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作者 丁娣 车竞 +1 位作者 汪清 钱炜祺 《空气动力学学报》 CSCD 北大核心 2016年第6期704-708,737,共6页
开展飞机结冰气动特性在线辨识研究,不仅可以用于分析结冰对飞机气动特性的影响,而且对于飞机结冰在线识别具有重要的意义。近年来卡尔曼滤波和H_∞算法在飞机结冰在线辨识中应用较多,二者均具有可靠性高、收敛快等特点,但对于噪声环境... 开展飞机结冰气动特性在线辨识研究,不仅可以用于分析结冰对飞机气动特性的影响,而且对于飞机结冰在线识别具有重要的意义。近年来卡尔曼滤波和H_∞算法在飞机结冰在线辨识中应用较多,二者均具有可靠性高、收敛快等特点,但对于噪声环境下算法的可靠性和精度评估还不够充分。本文针对飞机结冰在线辨识需求,探讨了扩展卡尔曼滤波和H_∞算法作为结冰在线辨识算法的应用。首先通过NASA双水獭结冰研究飞机算例,利用扩展卡尔曼滤波和H_∞算法,辨识双水獭飞机结冰后的俯仰方向导数,通过考虑阵风扰动和测量噪声后的仿真数据快速估计该飞机俯仰方向上的三个稳定和控制导数,并将辨识结果与参考值对比,发现两种算法均能在2s之内快速收敛到参考值附近,且滤波得到的状态量与仿真数据吻合较好,说明算法可靠性高且收敛快,具备飞机结冰在线探测的能力。在此基础上利用不同测量噪声统计特性的仿真数据,评估测量噪声对两种算法辨识精度的影响,经分析发现随着测量噪声标准差取值增大,扩展卡尔曼滤波辨识结果精度明显降低,而H_∞算法的辨识精度变化较小,说明扩展卡尔曼滤波辨识精度依赖于噪声先验信息的准确性,而H_∞算法不依赖于噪声先验信息,即使数据质量较差,H_∞算法也能得到精度相当的辨识结果。 展开更多
关键词 飞机结冰在线辨识 扩展卡尔曼滤波 H∞算法 稳定和控制导数 辨识精度 测量噪声 噪声统计特性
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