[发明专利]一种翼型冰型特性快速评估数值模拟方法

权利要求书

1.一种翼型冰型特性快速评估数值模拟方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、确定积冰模拟使用的翼型曲线，生成对应的翼型数据点；

步骤2、对翼型数据点进行网格划分操作，分别对翼型数据点的前缘和后缘进行局部加密，根据y+小于1确定边界层第一层高度值，生成初始干净翼型的2.5D网格；

步骤3、求解2.5D网格的流场信息，使用Python更改流场计算控制参数，给定不同计算工况下的流场计算控制参数，以相同的边界条件、湍流模型和Co uple压力速度耦合的方式确定流场迭代，以多节点并行方式，进行批处理求解计算，保存相应的流场求解数据，用作结冰前后的数据对比，并输出流场文件用于结冰解耦计算；

步骤4、通过python框架建立积冰求解模块和流场文件的数据交互，以脚本的形式控制水滴参数，进行欧拉水滴轨迹计算，得到表面水滴收集分布；

步骤5、读取水滴收集分布，根据计算温度判别结冰类型，计算翼型前缘单次结冰结果，得到结冰后的翼型数据点，记录结冰时间为t；

步骤6、根据结冰时间计算条件，应满足n次结冰时间nt不小于总结冰时间T，符合则结束计算，反之将结冰后的翼型数据点返回至步骤2，重复步骤2-步骤5，直至满足条件。

2.根据权利要求1所述的一种翼型冰型特性快速评估数值模拟方法，其特征在于，步骤1中，通过翼型生成软件或在线翼型数据库输出对应的翼型数据点。

3.根据权利要求1所述的一种翼型冰型特性快速评估数值模拟方法，其特征在于，步骤2具体包括以下步骤：

步骤2.1、翼型曲线切分：读取翼型数据点，通过样条曲线绘制光滑翼型曲线，在曲线前缘点处切分为上下两部分，得到上翼型曲线和下翼型曲线；

步骤2.2、面网格生成：在上翼型曲线和下翼型曲线上均布多个网格节点，设置曲线起始两点的间距，细化前缘和后缘，设置第一层网格高度为10^-6m量级尺寸，以翼型曲线为基准，向外膨胀延伸，生成二维的面网格；

步骤2.3、2.5D网格绘制：将面网格沿展长方向拉伸单位长度，计算边界命名为远场、壁面和对称边界，完成2.5D网格用于流场计算。

4.根据权利要求1所述的一种翼型冰型特性快速评估数值模拟方法，其特征在于，步骤3中，流场计算控制参数包括速度、大气温度、攻角和壁面温度。

5.根据权利要求1所述的一种翼型冰型特性快速评估数值模拟方法，其特征在于，步骤4中，欧拉水滴轨迹计算后得到水滴收集系数和撞击边界，输出水滴场结果文件。

6.根据权利要求1所述的一种翼型冰型特性快速评估数值模拟方法，其特征在于，步骤5具体为：获取水滴场结果文件和水滴参数，根据温度条件判断冰形类型，高于-15℃为明冰或混合冰，使用Beading模型自动更新粗糙度，计算结冰单元控制体内的冰形边界和传热系数，单次结冰输出新的结冰翼型数据点；

低于-15℃为霜冰，则计算结冰单元控制体内的冰形边界和传热系数，单次结冰输出新的结冰翼型数据点。

7.根据权利要求1所述的一种翼型冰型特性快速评估数值模拟方法，其特征在于，步骤4中，水滴参数包括液态水滴含量和平均水滴有效直径。

8.根据权利要求7所述的一种翼型冰型特性快速评估数值模拟方法，其特征在于，步骤4中，液态水滴含量的计算公式为：

99％LWC＝0.553-0.089log₁₀(H)

式中，LWC为液态水滴含量，H为海拔高度；

根据99％置信度计算对应海拔高度中的大气水滴含量，按照不同类型飞机适航标准确定平均水滴有效直径，得到水滴参数。

9.根据权利要求1所述的一种翼型冰型特性快速评估数值模拟方法，其特征在于，步骤2中，将翼型数据点导入网格生成软件，进行网格划分操作。