直升机旋翼防∕除冰电加热控制律仿真.pdf

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1、2014年9月北京航空航天大学学报September2014第40卷第9期JournalofBeijingUniversityofAeronauticsandAstronauticsV01．40No．9直升机旋翼防／除冰电加热控制律仿真傅见平庄伟亮杨波常士楠4(总参陆航部装备发展办公室，北京100012)(北京航空航天大学航空科学与工程学院，北京100191)摘要：电热防除／冰系统的控制涉及到电加热与外流场的传热耦合，计算较为复杂，可利用的数据资料较为稀少．为探索电热防／除冰系统工作时与外流场的耦合传热规律，建立了二维电热除冰的数学模型，该模型

2、在Messinger模型和改进的焓法模型基础上耦合了外表面与环境的复杂换热以及融冰和重新结冰过程的相变换热；采用控制容积法对控制微分方程进行离散后，使用TDMA(Tri·DiagonalMatrixAlgorithm)和ADI(AlternatingDirectionImplicit)方法对离散得到的线性方程组进行求解，进而得到了除冰表面温度分布，同时揭示了电热防／除冰系统的耦合传热规律；分析了不同结冰条件下，加热时间控制律和加热热流密度对除冰表面温度的影响．计算发现合理设计加热热流密度大小及分布和加热时间控制律，可实现电热除冰系统能源的高效利

3、用，进而确保飞行安全．关键词：相变换热；电热除冰；数值仿真；电热控制律；热流密度中图分类号：V244．1+5文献标识码：A文章编号：1001．5965(2014)09．1200-08Simulationofheatingcontrollawofelectro-thermaldeicingofhelicopterrotorbladeFuJianping(EquipmentDevelopmentOffice，ArmyAviationDepartment，Beijing100012，China)ZhuangWeiliangYangBoChangShi

4、nan+(SchoolofAeronauticScienceandEngineering，BeijingUniversityofAeronauticsandAstronautics，Beijing100191，China)Abstract：Theworkmechanismoftheelectro·thermalanti／deicingsystemisverycomplexasitisrelatedtothecoupledheattransferbetweentheelectro-thermalandtheexternalheatflux，i．e

5、．，theconvectiveheattransferandphasetransitionheattransfer，andthedataavailableisextremelylimited．Inordertoexplorethemechanismoftheheattransferoftheelectro-thermalanti／deicingmode，atwo-dimensionalelectro—thermalde-icingmodelwasestablishedbasedontheMessingermodelandimprovedenth

6、alpymethod．Theheattransferbetweentheicingsurfaceandairflow，phasechangesofmeltingandicingwerecoupledinthecurrentmodel．Thecontrolvolumemethodwasusedtodiscretizethedifferentialequations，andthemethodsofTDMA(tri—di．agonalmatrixalgorithm)&ADI(alternatingdirectionimplicit)wereusedt

7、osolvethelinearequations，andthenthetemperaturedistributiononthedeicingsurfacewasfinallyobtainedaswellastheheattransfermecha—nismwaspresented．Theeffectsoftheelectricheatingmethodandtheheatingfluxonthetemperaturedistri—butionwereanalyzedindifferenticingconditions．Theresultssho

8、wthathighefficientutilizationoftheelectro—thermaldeicingsystemandtheflights