航空发动机结冰研究

航空发动机结冰是威胁发动机安全运行以及飞机安全飞行的重要因素，国军标和适航规章均对航空发动机结冰的相关问题做出了明确要求。航空发动机结冰涉及的物理现象众多、结冰部件复杂，理论研究和试验研究开展的难度较大。本书聚焦航空发动机结冰研究的近期新进展，力求以简洁明了的语言阐述过冷水结冰的数值计算方法、静止部件的三维结冰模拟、旋转帽罩的数值模拟与冰风洞试验、冰风洞结冰相似准则、冰晶结冰的近期新研究、民航飞机发动机结冰的适航审定等内容。
本书可作为从事航空发动机结冰/防冰研究、设计、适航的工程技术人员、高等院校相关领域的教师及研究生的参考用书，同时也可以作为高等院校航空发动机专业的研究生教材。

丛书序
前言
第1章绪论
1.1航空发动机结冰的特殊性001
1.2结冰基本概念002
1.2.1结冰的气象参数002
1.2.2冰形分类003
1.3结冰研究的发展004
1.4本章小结010
参考文献010
第2章过冷水滴结冰的计算方法
2.1结冰数值模拟概述018
2.2空气水滴两相流计算019
2.2.1空气场计算019
2.2.2基于拉格朗日法的水滴场计算021
2.2.3基于欧拉法的水滴场计算025
2.2.4旋转部件的局部收集系数计算027
2.3结冰热力学模型027
2.3.1Messinger结冰热力学模型028
2.3.2考虑水膜流动的结冰热力学模型032
2.3.3浅水结冰模型035
2.4结冰计算软件037
2.5本章小结038
参考文献038
第3章静止部件三维结冰的数值模拟
3.1三维结冰计算方法040
3.1.1结冰热力学模型的改进040
3.1.2溢流水的分配041
3.1.3滞止单元的选取042
3.1.4三维结冰计算流程042
3.2三维结冰计算程序开发044
3.2.1程序的设计方案044
3.2.2各模块功能的实现045
3.3三维结冰程序验证和应用047
3.3.1MS(1)-317翼型结冰计算047
3.3.2GLC-305翼型结冰计算048
3.3.3发动机进口帽罩结冰计算049
3.4本章小结051
参考文献051
第4章旋转帽罩结冰数值模拟与冰风洞试验
4.1三维旋转部件表面水收集系数计算052
4.1.1考虑甩水效应的旋转表面水滴收集量计算052
4.1.2算例及分析054
4.2结冰计算方法057
4.3旋转帽罩结冰的试验验证058
4.3.1试验风洞及测试设备058
4.3.2云雾参数标定方法059
4.3.3试验数据采集方法060
4.3.4帽罩结冰试验件060
4.3.5帽罩结冰试验工况及结果062
4.3.6计算结果与试验结果对比063
4.4结冰参数对旋转帽罩结冰的影响064
4.4.1转速对结冰的影响064
4.4.2水滴直径对结冰的影响065
4.4.3来流速度对结冰的影响066
4.4.4温度对结冰的影响067
4.4.5液态水含量对结冰的影响068
4.5本章小结069
参考文献070
第5章冰风洞试验的相似准则
5.1冰风洞介绍071
5.1.1冰风洞构成、分类及功能071
5.1.2国内外典型冰风洞072
5.2结冰相似原理及相似参数080
5.2.1结冰相似原理080
5.2.2相似参数分析081
5.2.3相似参数的影响095
5.3结冰相似准则098
5.3.1已有相似准则简介098
5.3.2旋转帽罩结冰试验相似准则103
5.3.3旋转部件结冰参数选取104
5.4旋转帽罩结冰相似准则数值验证107
5.4.1等来流速度108
5.4.2来流速度变化112
5.4.3来流温度变化113
5.5本章小结115
参考文献116
第6章冰晶导致的发动机结冰
6.1冰晶结冰概述118
6.1.1冰晶结冰问题的出现118
6.1.2冰晶结冰与过冷水滴结冰的不同120
6.1.3冰晶结冰的危害及研究意义122
6.1.4冰晶结冰的自然环境122
6.2冰晶结冰的研究进展124
6.2.1试验研究进展124
6.2.2数值研究进展126
6.3冰晶结冰的计算127
6.3.1空气-冰晶-水滴混合相流动127
6.3.2冰晶的撞击特性131
6.3.3冰晶的融化133
6.3.4冰晶结冰的热力学模型134
6.4本章小结141
参考文献141
第7章民航飞机发动机结冰的适航审定
7.1CCAR-33相关条款的要求及演变147
7.1.1CCAR-33.68 147
7.1.2CCAR-33.77 148
7.225部相关条款的要求及演变149
7.2.1CCAR-25.1093 149
7.2.2CCAR-25.1419 154
7.3符合性验证方法155
7.3.1计算分析156
7.3.2风洞试验159
7.3.3发动机台架试验160
7.3.4地面试验165
7.3.5飞行试验166
7.4动力装置结冰适航审定发展趋势168
7.5本章小结170
参考文献170