水滴撞擊傾斜非Newton除冰液液膜動力學行為特性數值研究*

崔 靜, 岳茂昌, 牛書鑫, 楊廣峰

(中國民航大學 航空工程學院, 天津 300300)

0 引 言

民航地面除/防冰作業的高效性和高可靠性是影響航班飛行安全和準點率的關鍵因素,機場在進行防冰作業時,地勤人員需要向飛機機身噴灑除冰液,形成一層薄液膜以阻止和延緩飛機表面在一定時間內再次結冰[1]．在雨天除冰液保持時間會大幅度縮短,更易危害飛行安全．因此,分析空氣中水滴撞擊機身除冰液液膜這一物理過程,對研究除冰液的失效行為具有重要意義．對于液滴撞擊液膜這一現象,目前主要通過高速相機和計算機模擬技術來實現對這一過程的研究．

Cossali等[2]通過采集撞擊的運動過程,定性和定量地分析了撞擊后的多種狀態．之后許多學者發現,改變流體的黏度、表面張力等物性參數對液滴的各種狀態的發生具有重要影響[3-8]．通過實驗的方法雖然能夠直觀地觀察撞擊過程的形態變化,但撞擊過程中流場的速度、壓力、物性的變化等難以通過實驗具體觀察,因此許多學者采用數值模擬的方法對流場內部的一些變化進行研究．一些學者利用LBM方法[9-11]建立了流體運動的數值模型;另一些學者使用VOF方法[12-15]捕捉氣液界面,建立了液滴撞擊的數值模型,這些數值模型的使用對于分析撞擊過程中速度場、壓力場等物理場的變化提供了新的手段．然而以上的研究主要關注于Newton流體下液滴撞擊的現象,實際用于飛機防冰的除冰液是一種非Newton流體……