蒸汽射流飞机除冰车喷嘴设计及其CFD仿真分析

【类型】学位论文

【作者】邢会府 

【关键词】 气,蒸汽射流,喷嘴,Fluent,飞机除冰,正交试验分析,固两相流

【摘要】传统的飞机除冰车是携带大量的除冰液加热后喷洒到冰雪覆盖的机身、机翼等部位,来达到除冰防冰的效果。但这种除冰方式存在许多不足之处:其中的化学成分会对飞机机身和跑道造成一定程度的腐蚀作用;一些除冰液没有与冰雪充分作用就已流失;其中的有机物会对生态环境作用较大,严重破坏生态平衡。基于以上原因,本文研究采用一种新型的除冰方式进行飞机除冰作业——蒸汽射流除冰。它是将一定压力的饱和蒸汽对飞机机身表面冰雪覆盖处进行加热融化达到除冰融冰的目的。本文首先对蒸汽射流飞机除冰车的结构组成及工作原理进行了相关的论述与介绍,对蒸汽射流除冰车的整车开发计算了相关的参数、对其主要部件进行选型并制定了整车设计方案。然后着重对蒸汽射流融冰过程进行了理论分析,计算了蒸汽融冰速度,介绍了射流技术的基本原理,冰水固流转化原理及其相关公式推导。然后针对于蒸汽射流喷嘴展开研究,设计了四种喷嘴结构,采用FLUENT软件对四种不同结构的喷嘴进行了气固两相流数值仿真分析,得出了四种不同结构喷嘴的速度云图、温度云图及固相云图。对比仿真结果分析了影响除冰效率的原因,最终确定了流线型喷嘴结构具有较高的除冰效率。考虑到单个喷嘴的除冰范围有限,又采用正交试验分析方法,对作业高度、喷嘴排布类型和喷嘴直径三个因素进行三因素三水平正交试验设计,制定了九种对比方案,结合数值仿真与极差分析,最终得到了较为合理的喷嘴布置方法。并确定了三种因素对除冰效率的影响程度由高到低分别为:作业高度、排布类型、喷嘴直径。

【学位名称】硕士

【学位授予单位】中原工学院

【学位授予年度】2018

【导师姓名】朱从云;黄其柏