[发明专利]考虑挥舞作用的旋翼结冰冰形计算方法、存储介质及终端

说明书

本发明公开了考虑挥舞作用的旋翼结冰冰形计算方法、存储介质及终端，属于航空航天技术领域，所述方法包括：首先，计算不考虑挥舞运动影响的桨叶的三维冰形；其次，计算桨叶不同位置的结冰应力，判断桨叶不同位置的结冰应力是否大于结冰断裂强度阈值，若大于，将当前桨叶位置的结冰状态更新为不结冰，反之，不做任何处理。本发明充分考虑桨叶挥舞运动对结冰的破碎影响作用，结合结冰自身的物性参数和受力情况，对桨叶不同位置的结冰进行破碎和脱落判断，大幅度提升了旋翼结冰冰形的模拟精度，有效还原了桨叶结冰的物理实际。

技术领域

本发明涉及航空航天技术领域，尤其涉及一种考虑挥舞作用的旋翼结冰冰形计算方法。

背景技术

旋翼作为直升机动力系统的关键部件，结冰直接改变其外形，降低其工作效能；同时，脱落的结冰有可能损伤发动机、油箱和武器系统等，这些影响会导致直升机拉力下降，严重时将造成飞行失事。开展旋翼结冰的评估研究，对提高直升机安全飞行性能、提升旋翼防/除冰设计等具有重要的战略和经济效益。

目前，旋翼结冰评估手段主要包括数值模拟、喷洒塔试验、冰风洞试验和飞行试验等。其中，数值模拟凭借场景呈现多样、细节表达深入、模拟状态完全、研制过程高效等优点，成为旋翼结冰评估研究的重要手段。

旋翼挥舞运动会使得桨叶不同位置发生不同变形，这些变形达到一定程度后，会使得呈脆性的结冰结构出现不稳定，表现为结冰的破碎和脱落。靠近叶尖的部分，桨叶变形量较大，是极易产生“碎冰”效果的位置。然而，目前的研究忽略了桨叶挥舞运动的影响，使得叶尖部分的结冰仿真结果与真实情况存在较大差异。

因此，为了克服靠近叶尖部分冰形模拟失准的问题，需要建立挥舞对冰形破损/脱落影响的仿真方法，从而提高靠近叶尖部分的结冰仿真精度，使得数值模拟更贴近物理现实。

发明内容

本发明的目的在于克服现有旋翼冰形仿真方法在叶尖部分模拟失准的问题，提供了一种考虑桨叶挥舞运动作用的旋翼结冰三维冰形计算方法、存储介质及终端。首先，计算旋翼表面结冰的三维冰形；其次，将桨叶和结冰一起作为结构受力件，应用流固耦合的模拟方法，计算得到桨叶和结冰受力的定量信息；最后，对不同位置结冰进行破碎判断，进而更新旋翼表面冰形。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种考虑挥舞作用的旋翼结冰冰形计算方法，所述方法包括：

计算不考虑挥舞运动影响的旋翼桨叶表面三维冰形；

根据旋翼桨叶表面三维冰形计算桨叶不同位置的结冰应力；

判断桨叶不同位置的结冰应力是否大于结冰断裂强度阈值，若大于，将当前桨叶位置的结冰状态更新为不结冰，反之，不做任何处理。

在一示例中，所述计算不考虑挥舞运动影响的旋翼桨叶表面三维冰形具体包括：

计算桨叶计算外形的计算网格Ω的空气流场信息；

计算桨叶计算外形的计算网格Ω的水滴收集率；

建立计算网格Ω的质量及能量守恒方程，结合空气流场信息、水滴收集率获取水滴流动平衡后计算网格Ω结冰的水滴的质量，以获取旋翼表面结冰生长厚度，进而确定旋翼桨叶表面的三维冰形。

在一示例中，所述计算桨叶计算外形的计算网格Ω的水滴收集率具体包括：

根据桨叶计算外形的计算网格Ω、空气流场信息，采用水滴轨迹计算软件计算桨叶计算外形的水滴收集率。

在一示例中，所述质量及能量守恒方程具体为：