机翼表面的结冰条件确定方法、装置、电子设备及介质与流程

本技术涉及飞行器，特别涉及一种机翼表面的结冰条件确定方法，还涉及一种机翼表面的结冰条件确定装置、电子设备以及计算机可读存储介质。

背景技术：

1、当飞行器途径冷云层时，若发生飞行器机翼、机身表面等部位的结冰情况，将会对飞行器安全构成重大隐患。机翼表面结冰将会改变机翼的几何外形，使得原有机翼飞行在设计工况下所能产生的升力大大减小，增大了飞行风险。因此，为保证飞行器的安全飞行，需要针对结冰条件下的飞行器进行数值仿真气动研究。然而，目前结冰数值仿真技术的发展相对滞后，极大地阻碍了结冰飞行气动研究的发展。

2、因此，如何准确地确定飞行器机翼表面的结冰条件，进而保证飞行器的安全飞行是本领域技术人员亟待解决的问题。

技术实现思路

1、本技术的目的是提供一种机翼表面的结冰条件确定方法，该机翼表面的结冰条件确定方法可以准确地确定飞行器机翼表面的结冰条件，进而保证飞行器的安全飞行；本技术的另一目的是提供一种机翼表面的结冰条件确定装置、电子设备及计算机可读存储介质，均具有上述有益效果。

2、第一方面，本技术提供了一种机翼表面的结冰条件确定方法，包括：

3、获取飞行器的飞行信息，并根据所述飞行信息确定机翼表面的质点速度；

4、在预设约束条件下，根据所述质点速度确定所述机翼表面的流体微团速度和lbm粒子数概率密度分布；

5、利用气液两相求解器对所述流体微团速度进行计算，获得气液两相数值界面；

6、利用液冰两相求解器对所述气液两相数值界面进行计算，获得液冰两相数值界面；

7、根据所述lbm粒子数概率密度分布、所述气液两相数值界面、所述液冰两相数值界面确定所述机翼表面的结冰条件。

8、可选地，所述预设约束条件包括机翼表面边界条件对流体的约束和气液两相表面张力对流体的约束；

9、相应地，所述在预设约束条件下，根据所述质点速度确定所述机翼表面的流体微团速度和lbm粒子数概率密度分布，包括：

10、根据所述机翼表面边界条件对流体的约束确定机翼表面约束的力源项矢量；

11、根据所述气液两相表面张力对流体的约束确定气液两相表面张力矢量；

12、结合隐式时间推进技术对所述机翼表面约束的力源项矢量、所述气液两相表面张力矢量、所述质点速度进行计算，获得所述机翼表面的流体微团速度；

13、利用液相求解器对所述流体微团速度进行计算，获得所述lbm粒子数概率密度分布。

14、可选地，所述结合隐式时间推进技术对所述机翼表面约束的力源项矢量、所述气液两相表面张力矢量、所述质点速度进行计算，获得所述机翼表面的流体微团速度，包括：

15、利用预设约束求解公式计算获得所述流体微团速度；所述预设约束求解公式为：

16、

17、

18、

19、其中，表示流体微团速度矢量，表示机翼表面约束的力源项矢量；表示所述气液两相表面张力矢量；表示质点速度矢量；dt表示离散时间步；n表示时间步序号；ψ表示所述液冰两相求解器的相函数。

20、可选地，所述利用液相求解器对所述流体微团速度进行计算，获得所述lbm粒子数概率密度分布，包括：

21、利用所述液相求解器中的液相求解公式对所述流体微团速度进行计算，获得所述lbm粒子数概率密度分布；所述液相求解公式为：

22、

23、

24、其中，α表示lbm算法的粒子序数号；fα表示所述lbm粒子数概率密度分布；表示lbm粒子离散速度矢量；τ*表示lbm碰撞弛豫时间；表示平衡态lbm粒子数概率密度分布函数；ρ表示lbm密度；ωα表示lbm粒子离散速度矢量的权函数；cs表示lbm音速。

25、可选地，所述利用气液两相求解器对所述流体微团速度进行计算，获得气液两相数值界面，包括：

26、利用所述气液两相求解器中的气液两相求解公式对所述流体微团速度进行计算，获得所述气液两相数值界面；所述气液两相求解公式为：

27、

28、

29、ν*＝φνwater+(1-φ)νgas；

30、

31、

32、

33、其中，φ表示所述气液两相数值界面；ε表示数值滑参数；ν*表示表观运动粘度；νwater表示水运动粘度；νgas表示气体运动粘度；表示气液两相表面张力矢量；σ表示气液两相表面张力系数；κ表示气液两相界面曲率；表示气液两相界面法向量。

34、可选地，所述利用液冰两相求解器对所述气液两相数值界面进行计算，获得液冰两相数值界面，包括：

35、利用所述液冰两相求解器中的液冰两相求解公式对所述气液两相数值界面进行计算，获得所述液冰两相数值界面；所述液冰两相求解公式为：

36、

37、

38、

39、

40、

41、

42、其中，表示所述液冰两相数值界面；ρice表示冰密度；lf表示水的结冰相变潜热；λ*表示表观热导系数；λice表示冰的热导系数；λwater表示水的热导系数；λgas表示气体的热导系数；t表示温度。

43、可选地，所述根据所述lbm粒子数概率密度分布、所述气液两相数值界面、所述液冰两相数值界面确定所述机翼表面的结冰条件，包括：

44、根据所述lbm粒子数概率密度分布、所述气液两相数值界面、所述液冰两相数值界面构建3d结冰模型；

45、利用所述3d结冰模型进行数值仿真，确定所述机翼表面的结冰条件。

46、第二方面，本技术还公开了一种机翼表面的结冰条件确定装置，包括：

47、第一确定模块，用于获取飞行器的飞行信息，并根据所述飞行信息确定机翼表面的质点速度；

48、第二确定模块，用于在预设约束条件下，根据所述质点速度确定所述机翼表面的流体微团速度和lbm粒子数概率密度分布；

49、第一计算模块，用于利用气液两相求解器对所述流体微团速度进行计算，获得气液两相数值界面；

50、第二计算模块，用于利用液冰两相求解器对所述气液两相数值界面进行计算，获得液冰两相数值界面；

51、第三确定模块，用于根据所述lbm粒子数概率密度分布、所述气液两相数值界面、所述液冰两相数值界面确定所述机翼表面的结冰条件。

52、第三方面，本技术还公开了一种电子设备，包括：

53、存储器，用于存储计算机程序；

54、处理器，用于执行所述计算机程序时实现如上所述的任一种机翼表面的结冰条件确定方法的步骤。

55、第四方面，本技术还公开了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上所述的任一种机翼表面的结冰条件确定方法的步骤。

56、本技术提供了一种机翼表面的结冰条件确定方法，包括：获取飞行器的飞行信息，并根据所述飞行信息确定机翼表面的质点速度；在预设约束条件下，根据所述质点速度确定所述机翼表面的流体微团速度和lbm粒子数概率密度分布；利用气液两相求解器对所述流体微团速度进行计算，获得气液两相数值界面；利用液冰两相求解器对所述气液两相数值界面进行计算，获得液冰两相数值界面；根据所述lbm粒子数概率密度分布、所述气液两相数值界面、所述液冰两相数值界面确定所述机翼表面的结冰条件。

57、应用本技术所提供的技术方案，提出了一种针对飞行器机翼表面的气液固三相结冰的求解技术，该求解技术融合lbm求解技术、气液两相求解技术以及液冰两相求解技术，在此基础上，在飞行器飞行过程中，可以统计其飞行信息，进而确定机翼表面的质点速度，由此，即可基于上述lbm求解技术、气液两相求解技术以及液冰两相求解技术分别计算获得飞行器在飞行过程中机翼表面的lbm粒子数概率密度分布、气液两相数值界面、液冰两相数值界面，从而根据三者确定机翼表面的结冰条件。由此可见，本技术方案可以准确地确定飞行器机翼表面的结冰条件，有助于进一步保证飞行器的安全飞行。

58、本技术所提供的机翼表面的结冰条件确定装置、电子设备以及计算机可读存储介质，同样具有上述技术效果，本技术在此不再赘述。