飛機結冰熱力學機理

目錄
叢書序
前言
第1章 緒論 1
1.1 過冷水滴結冰物理機制與相變傳熱機理 1
1.2 相變復合傳熱特性及預測 4
1.3 結冰物理特性及定量表征 7
1.3.1 結冰宏觀形貌特征 8
1.3.2 冰形細觀組織結構 9
1.3.3 結冰特性定量表征 10
參考文獻 12
第2章 飛機結冰的熱力學與動力學機理 17
2.1 過冷水滴結晶的熱力學機理 17
2.1.1 過冷水滴結晶的熱力學條件 17
2.1.2 過冷水滴的撞擊成核機理 18
2.1.3 結冰過程的晶體生長特性 21
2.2 過冷水滴結晶的動力學特性 22
2.2.1 降溫速率對凝固特性的影響 23
2.2.2 異相形核對凝固特性的影響 26
2.2.3 二次結晶對凝固特性的影響 28
2.2.4 凝固條件對晶粒微觀結構特征的影響 29
參考文獻 32
第3章 飛機結冰過程的相變傳熱特性 34
3.1 無溢流條件下結冰傳熱特性的研究 35
3.1.1 結冰表面的熱量交換過程 35
3.1.2 導熱控制條件下的傳熱模型 36
3.1.3 計算與實驗驗證 42
3.1.4 冰層生長特性分析 46
3.2 溢流與相變耦合傳熱特性研究 48
3.2.1 溢流與相變耦合傳熱模型 48
3.2.2 溢流與相變耦合特性分析 53
3.3 考慮非平衡效應的過冷水滴凝固特性研究 57
3.3.1 考慮非平衡效應的凝固模型 58
3.3.2 過冷水滴非平衡凝固特性的數(shù)值分析 61
3.3.3 數(shù)值模型的實驗驗證 62
3.4 過冷大水滴結冰過程的傳熱傳質特性研究 67
3.4.1 SLD結冰過程傳熱傳質模型 67
3.4.2 SLD結冰特性影響因素分析 69
參考文獻 72
第4章 飛機結冰冰形微觀結構形成與演化 75
4.1 結冰特征的分形研究 75
4.1.1 冰形微觀結構的分形特征 75
4.1.2 分形維數(shù)的計算方法及冰形的分形表征 78
4.1.3 冰形分形維數(shù)的物理意義 93
4.1.4 冰形分形維數(shù)的不確定性分析 93
4.2 結冰微觀結構演化的相場模型及預測方法 94
4.2.1 冰形單晶生長特性預測 95
4.2.2 冰形多晶生長特性預測 98
參考文獻 101
第5章 飛機結冰微觀特性的定量表征 104
5.1 飛機結冰微觀圖像獲取方法 104
5.1.1 結冰試驗 104
5.1.2 結冰微觀圖像采集 104
5.2 飛機結冰微觀結構提取方法 106
5.2.1 圖像分割方法 106
5.2.2 變分圖像分割方法 107
5.2.3 高效求解算法 111
5.2.4 背景去除的分割模型 111
5.2.5 圖像分割的不動點算法 114
5.2.6 飛機結冰顯微圖像分割結果 117
5.3 飛機結冰微觀結構分布特性 118
5.3.1 飛機結冰孔隙形態(tài) 118
5.3.2 飛機結冰孔徑分布 119
5.4 溫度對飛機結冰微觀特性的影響 122
5.4.1 微觀結構數(shù)學建模 122
5.4.2 微觀結構數(shù)學模型分析 123
5.4.3 結冰計算密度提出 124
5.4.4 溫度對孔隙分布的影響 125
5.4.5 溫度對計算密度的定量影響 126
5.5 飛機結冰微觀結構三維建模 127
5.5.1 飛機結冰孔隙分布的基本假設 127
5.5.2 飛機結冰微觀結構的三維建模方法 128
5.5.3 三維微觀結構生成結果 131
5.5.4 方法的驗證及可靠性分析 132
5.5.5 不同分辨率下的建模結果 135
參考文獻 136
第6章 基于熱邊界反演的結冰抑制能耗分析方法 139
6.1 結冰抑制能耗反分析模型 139
6.2 外表面熱載荷計算 142
6.2.1 結冰特性計算 142
6.2.2 結冰表面外載荷計算 143
6.3 結冰抑制臨界熱載荷反分析方法 144
6.3.1 反分析方法的建立 144
6.3.2 反問題求解精度和抗噪性分析 149
6.3.3 結冰抑制能耗的影響因素分析 153
參考文獻 157
第7章 基于導熱反問題的結冰強度在線監(jiān)測方法探索 159
7.1 基于超聲波回波信號的結冰強度在線監(jiān)測方法 159
7.1.1 結冰強度在線監(jiān)測的模型 159
7.1.2 考慮溫度影響的結冰強度在線監(jiān)測模型和方法 161
7.2 結冰強度在線監(jiān)測方法的實驗驗證 163
7.2.1 實驗裝置設計 163
7.2.2 實驗結果分析 163
參考文獻 165
第8章 飛機結冰熱力學研究展望 167