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申请/专利权人：南京航空航天大学

摘要：本发明提供了一种基于计算流体力学的结构表面结冰行为监测方法；本发明通过Ansys‑Fluent软件针对不同的微观结构建立计算域，并根据来流速度不同选取相应的边界条件与求解器，在获得稳态流场的基础上进行微小液滴分布计算与结冰行为分析，实现微观结构表面结冰行为的可靠预测。本发明提出的结冰行为监测方法不限于来流环境及结构本身的物性特征，填补了直接追踪低温高速来流条件下微观结构表面冰层演化规律的技术空白，在保证高计算精度的前提下具有较高的计算效率，显著降低了微观结构表面结冰行为评价的时间成本和经济成本，对高效防除冰材料表面的微观结构设计提供了重要的理论支撑。

主权项：1.一种基于计算流体力学的结构表面结冰行为监测方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，基于AnsysICEM软件建立三维计算域模型，根据微观结构区域的特征长度设定计算域的高度与宽度，并将微观结构区域置于计算域的底部中心位置；在微观结构区域前后分别设置一定长度的壁面作为过度区域；在计算域的进口与出口位置各预留一定的空间；步骤2，采用三维计算域模型根据来流马赫数判断流体分类，可压缩流体选择密度基求解器，不可压缩流体选择压力基求解器；步骤3，设置边界条件，将计算域上方边界、前后侧壁与底部预留区域的边界设置为对称边界，将底部结构区域与壁面区域的边界条件设置为壁面边界；对于不可压缩流体，来流入口与出口的边界条件分别设置为速度入口和压力出口，对于可压缩流体，来流入口与出口的边界条件均设置为压力远场；步骤4，采用结构化网格生成计算域内所有网格，在流场底部设置由初始高度和层数控制的边界层，保证网格质量的数值均高于0.3；步骤5，采用稳态计算针对不同湍流计算模型进行可靠性验证，根据计算结果与实验结果的偏差选取计算精度最高的湍流模型，进行网格无关化验证；步骤6，在AnsysFluent软件中根据实际工况设定来流速度、来流温度、壁面温度，进行流场计算，并将计算结果读入AnsysFluentIcing软件；步骤7，在AnsysFluentIcing软件中的颗粒流模块下再次设置壁面温度，在液滴模块中，设置液态水含量、液滴直径和粒子分布模块，进行低温环境下的来流液滴分布行为计算；步骤8，基于Particles计算结果，开启结冰模块，确认结冰温度，在积冰条件中确定冰型，选择合适的结冰时间进行计算，从而获得结构表面的结冰范围、结冰形态、结冰质量等预测数据。

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权利要求：

百度查询： 南京航空航天大学 一种基于计算流体力学的结构表面结冰行为监测方法