Методику численного моделирования процессов обледенения аэродинамических поверхностей летательного аппарата разработали специалисты Новосибирского государственного технического университета (НГТУ НЭТИ), 1 октября сообщает пресс-служба вуза.

Результаты выполненного учеными НГТУ НЭТИ численного моделирования будут полезны проектировщикам противообледенительных систем и могут использоваться в оценке аэродинамических характеристик воздушного судна.

Заведующий кафедрой технической теплофизики НГТУ НЭТИ, доцент, кандидат технических наук Максим Горбачев отметил важность для обеспечения безопасности летательных аппаратов решения проблемы их обледенения в полете.

Поскольку в атмосфере всегда присутствуют водяные пары, то при низких температурах и определенных летных условиях возможно образование на поверхности самолета ледяной корки. Этот слой льда ухудшает параметры обтекания аэродинамических поверхностей летательного аппарата, уменьшая тем самым подъемную силу крыла и эффективность системы управления, снижая тягу, увеличивая турбулентный след и массу воздушного судна.

«Разработка противообледенительных систем — задача достаточно сложная, — указал Максим Горбачев. — Летные испытания не являются надежным инструментом, поскольку трудно заранее определить местоположение вызывающих обледенение облаков. Для понимания различных механизмов образования льда и борьбы с обледенением эффективнее использовать методы моделирования».

При моделировании обледенения наиболее важно понять физику образования льда. Чтобы для определенных условий полета и окружающей среды предсказать форму ледяных наростов, необходимо рассчитать траектории движения капель и вычислить коэффициент их осаждения для рассматриваемых аэродинамических поверхностей.

Численное моделирование динамики нарастания слоя льда на поверхности профиля выполнялось итерационно и включало следующие этапы: расчет с помощью системы дифференциальных уравнений поля скоростей, давлений, плотности воздуха и других параметров около рассматриваемого аэродинамического профиля; расчет по известному полю скоростей траекторий движения и осаждения капель воды на поверхности; расчет формы образующегося льда.

Полученные в результате моделирования данные позволили сделать вывод, что ледяная структура на поверхности аэродинамического профиля (в зависимости от исходных параметров) может уменьшить подъемную силу более чем на 30% и увеличить лобовое сопротивление более чем на 20%.

В ходе проведенного исследования разработанной методики численного моделирования в контексте двумерных и трехмерных задач были получены результаты по обтеканию поверхности аэродинамического профиля и динамике обледенения.

На следующем этапе ученые проведут исследование влияния исходных параметров на динамику образования льда и разработают рекомендации по предотвращению или уменьшению льдообразования.

Созданная в НГТУ НЭТИ методика численного моделирования процесса обледенения будет полезна не только при проектировании противообледенительных систем и оценке аэродинамических характеристик различных летательных аппаратов, включая БПЛА, но и при разработке конструкций ветрогенераторов, башенных кранов, мостов и других инженерных сооружений.