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小型无人飞机活塞式发动机进气系统结冰问题的研究

杨勤  
【摘要】: 活塞式无人机发动机进气系统是发动机的动脉,为发动机提供燃烧做功所需的清洁空气和燃料,并且油气的混合也是在此完成。本课题研究的无人机发动机进气系统在飞行中会发生结冰现象,这是活塞式发动机进气系统最主要的结冰事故源,也是影响飞机性能和飞行安全的最主要因素之一。 本文根据结冰的机理,提出从结冰满足的两个最主要条件出发:物质条件和温度条件。首先结合计算流体动力学中描述流体运动的理论,建立流体运动的控制方程,采用数值模拟来研究飞机结冰问题,对进气系统进行湍流模拟;在此基础上建立离散相模型,对水滴在进气系统中的运动进行模拟,得到水滴的运动轨迹和在进气系统喉管壁上被捕获的位置分布,并对进气系统实体模型进行改变,获取在不同尺寸结构中水滴的运动及在壁面沉积的规律;最后建立喷雾模型,模拟在飞行中、地面实验中、加热等不同环境下化油器对进气系统的降温影响;综合上述分析提出合理的防冰方式。 本文中对进气结冰问题的研究结果,与飞行和地面中的实验结果基本符合。说明本文建立的物理模型能够正确反映实物的情况,运用CFD数值模拟技术可以正确分析结冰问题,为今后飞机结冰问题的深入研究探索了一种研究方法。


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