[发明专利]一种飞机动态结冰冰型微结构特征预测方法

权利要求书

1.一种飞机动态结冰冰型微结构特征预测方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤一、通过结冰风洞实验获取结冰宏观形貌：在结冰风洞内，固定来流速度、水滴直径及液态水含量，通过变换来流温度来开展实验；

步骤二、通过冰型显微图像实验获取结冰微观形貌及形核密度：选取实验模型中间部位的冰相，切片并打磨，采用显微镜获得相应结冰条件下的微结构图像；根据不同实验温度下结冰风洞实验获得的冰相，通过显微图像实验获得相应的晶体数量；通过变换不同过冷度条件进行多次实验，获得不同过冷度条件下的形核密度；采用线性拟合方法获得动态结冰形核密度关系式中的形核常数；

步骤三、通过相场模拟获取结冰冰型微结构特征。

2.根据权利要求1所述的一种飞机动态结冰冰型微结构特征预测方法，其特征在于：步骤三所述通过相场模拟获取结冰冰型微结构特征的方法为：

第一步、建立基于相场法的结冰特性预测模型：

式中，表示相场变量，S为无量纲过冷度，ε为与界面厚度密切相关的参数，m为界面动力学系数；

式中，u为无量纲温度；

ε(θ_i)＝ε₀(1+γcos(kθ_i)) (3)

式中，k表示对称次数，γ为各相异性强度系数，θ_i为界面与某个晶粒的优先生长方向夹角；

式中，i表示某个晶粒，表示相场在x和y方向的偏导数；

f(η_i)＝γ_iπ/2，(i＝1,2，…，n) (5)

n代表晶粒个数，γ_i为0到1之间的随机数；

第二步、由随机函数产生形核位置，变换不同的过冷度条件，并数值联立求解方程(1)、(2)，获得不同过冷度条件下的结冰微结构形貌。

3.根据权利要求2所述的一种飞机动态结冰冰型微结构特征预测方法，其特征在于：k＝6。

4.根据权利要求2所述的一种飞机动态结冰冰型微结构特征预测方法，其特征在于：n由如下动态结冰条件下的面形核密度关系式确定：

式中，n₀为通过风洞实验获得的形核常数、b为通过显微图像实验获得的形核常数，ΔT为实验过冷度。