[发明专利]一种改进的结冰传感器安装位置确定方法

权利要求书

1.一种改进的结冰传感器安装位置确定方法，其特征在于，包括以下步骤：

1-1.计算带有传感器的飞机的空气流场；

1-2.计算传感器所在位置的水收集系数β1与机翼上的最大水收集系数β2的比值 β1/β2；

1-3.若水收集系数的比值β1/β2大于1，则计算传感器上的平均结冰厚度h1与机翼上迎风面的平均结冰厚度h2的比值h1/h2；若水收集系数的比值β1/β2小于或等于1，则该位置不适合安装传感器；

1-4.若传感器上的平均结冰厚度h1与机翼上迎风面的平均结冰厚度h2的比值h1/h2大于1，则将该位置确定为传感器的安装位置；若比值h1/h2小于或等于1，则该位置不适合安装传感器；

所述步骤1-2中，所述传感器所在位置的水收集系数β1和机翼上的最大水收集系数β2均采用以下水收集系数β的计算公式计算：

其中，为当地水滴容积分数，为水滴速度的向量，为远场水滴容积分数，为远场水滴速度，为物面碰撞点处的单位法线向量，符号“”表示向量的模；

所述步骤1-3中，所述传感器上的平均结冰厚度h1与机翼上迎风面的平均结冰厚度h2均采用以下平均结冰厚度h计算公式计算：

其中t_ice为结冰时间，为每个控制体的面积，为结冰质量，为冰密度。

2.根据权利要求1所述的一种改进的结冰传感器安装位置确定方法，其特征在于，所述步骤1-1中，空气流场的计算公式为：

其中，为输运变量，为空气密度， 为空气速度的向量， 为扩散系数，为源项，是梯度算子，grad是梯度函数，t为时间步长。

3.根据权利要求1所述的一种改进的结冰传感器安装位置确定方法，其特征在于，所述当地水滴容积分数通过以下公式计算：

；

其中，为水滴速度的向量，为空气速度的向量，为水滴密度，为重力加速度，为惯性因子，其表达式为：

其中，为空气动力粘性系数，为水滴直径，为水滴阻力系数，为相对雷诺数，其表达式为：

。

4.根据权利要求3所述的一种改进的结冰传感器安装位置确定方法，其特征在于，所述水滴阻力系数的计算公式如下： 。

5.根据权利要求1所述的一种改进的结冰传感器安装位置确定方法，其特征在于，所述冰密度的计算式为：

；

其中，中间变量可由以下公式得出：

其中，为水滴直径，为水滴速度的向量，为壁面温度，是的范数。

6.根据权利要求1或5之一所述的一种改进的结冰传感器安装位置确定方法，其特征在于，结冰质量通过联立液膜的质量守恒方程和液膜的能量守恒方程计算得到；

所述液膜的质量守恒方程为：

其中，为水的密度，为来流风速，为液态水含量，为蒸发损失的水的质量，为液膜厚度；为液膜的平均速度；β为水收集系数；

所述液膜的能量守恒方程为：

其中，为水的比热，是相对温度，为过冷水滴的相对温度，为水蒸发的潜热，为冰融化时的潜热，为冰的升华潜热，为玻尔兹曼常数，为空气的绝对温度，为绝对温度，为气流与液膜表面的对流换热，是液膜与固壁表面的对流换热，是的范数。