结冰融冰过程的数值模拟

结冰融冰现象与我们的日常生产生活密切相关,对该现象的数值模拟已成为近年来数值传热学中的一个热点。本文基于固定网格采用焓方法对飞机机翼的融冰过程和方腔中含自然对流的结冰过程分别进行了数值模拟。 研究内容包括:介绍了结冰的原理,研究结冰融冰问题的意义及现状,概述了数值模拟该问题的主要方法。对带有相变导热的两种常用数学模型,即显热容法模型和焓法模型分别进行了详细分析,对相变传热中含自然对流的情况建立了完备的数学模型。确定了本文数值模拟所采用的网格的生成技术,对流扩散项的离散格式,压力修正与速度修正方法,以及非线性代数方程组的求解方法。本文模拟的飞机机翼融冰过程为无自然对流的相变传热过程,将控制方程中自然对流部分简化,然后分别对三种不同冰形的融化过程进行了数值模拟。采用含自然对流情况的数值模拟方法对方腔内水的结冰过程进行了计算,研究了网格疏密和计算时间步长对计算结果的影响,并将计算结果与相关文献的实验结果进行了对比,结果吻合良好,表明自然对流对结冰过程的影响较大。