过冷大水滴粒径分布的欧拉-拉格朗日混合抽样算法及对冰型影响

摘要：

过冷大水滴(supercooled large droplet,SLD)云雾环境不同于常规粒径范围的过冷水滴,具有更大的粒径范围和复杂的水滴粒径分布形式,使得结冰的冰型异常复杂,从而给飞行器的飞行安全带来了前所未有的挑战.现有结冰数值模拟方法仅能模拟单一粒径的水滴,无法准确模拟真实SLD云雾环境"双峰分布"的粒径分布特性和相应的冰型.为了准确高效模拟SLD这种粒径分布特性,提出了一种基于Rosin-Rammler分布函数进行欧拉-拉格朗日混合抽样的水滴轨迹模拟算法.通过所提方法收集水滴,再利用结冰模型与水膜模型计算表面溢流传热和冰高,从而实现了准确高效的SLD粒径分布的结冰数值模拟,并通过2.5维算例研究了SLD粒径分布对机翼结冰的冰型特征以及冰型空间随机性的影响.结果表明:SLD的粒径分布对冰型有较大的影响,冰型特征和冰型随机性与中值体积直径(median volume diameter,MVD)和粒径分布方差紧密关联.

关键词：过冷大水滴、结冰数值模拟、双峰分布、Rosin-Rammler分布函数、欧拉-拉格朗日混合抽样、冰型特征、冰型空间随机性

所属期刊栏目：22

分类号：V219(基础理论及试验)

资助基金：国家重点研发计划;国家自然科学基金

在线出版日期：2022-09-02（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共12页

页码：8960-8971