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题名微小冰晶融化特性的实验与数值模拟研究
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作者
钟富豪
刘秀芳
刘森云
陈佳军
魏震
侯予
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机构
西安交通大学能源与动力工程学院
西安交通大学深低温技术与装备教育部重点实验室
空天飞行空气动力科学与技术全国重点实验室
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出处
《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
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基金
国家科技重大专项(J2019-Ⅲ-0010-0054)
国家自然科学基金资助项目(52476018,52076164)
结冰与防除冰重点实验室开放课题资助项目(IADL20220107)。
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文摘
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。
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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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Keywords
aviation engine icing
ice crystal
melting characteristic
enthalpy-porosity model
visual experiment
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分类号
V244.15
[航空宇航科学与技术—飞行器设计]
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