飛機(jī)結(jié)冰熱力學(xué)機(jī)理

目錄
叢書序
前言
第1章 緒論 1
1.1 過冷水滴結(jié)冰物理機(jī)制與相變傳熱機(jī)理 1
1.2 相變復(fù)合傳熱特性及預(yù)測 4
1.3 結(jié)冰物理特性及定量表征 7
1.3.1 結(jié)冰宏觀形貌特征 8
1.3.2 冰形細(xì)觀組織結(jié)構(gòu) 9
1.3.3 結(jié)冰特性定量表征 10
參考文獻(xiàn) 12
第2章 飛機(jī)結(jié)冰的熱力學(xué)與動力學(xué)機(jī)理 17
2.1 過冷水滴結(jié)晶的熱力學(xué)機(jī)理 17
2.1.1 過冷水滴結(jié)晶的熱力學(xué)條件 17
2.1.2 過冷水滴的撞擊成核機(jī)理 18
2.1.3 結(jié)冰過程的晶體生長特性 21
2.2 過冷水滴結(jié)晶的動力學(xué)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(jié)晶對凝固特性的影響 28
2.2.4 凝固條件對晶粒微觀結(jié)構(gòu)特征的影響 29
參考文獻(xiàn) 32
第3章 飛機(jī)結(jié)冰過程的相變傳熱特性 34
3.1 無溢流條件下結(jié)冰傳熱特性的研究 35
3.1.1 結(jié)冰表面的熱量交換過程 35
3.1.2 導(dǎo)熱控制條件下的傳熱模型 36
3.1.3 計算與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)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(yīng)的過冷水滴凝固特性研究 57
3.3.1 考慮非平衡效應(yīng)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(shí)驗(yàn)驗(yàn)證 62
3.4 過冷大水滴結(jié)冰過程的傳熱傳質(zhì)特性研究 67
3.4.1 SLD結(jié)冰過程傳熱傳質(zhì)模型 67
3.4.2 SLD結(jié)冰特性影響因素分析 69
參考文獻(xiàn) 72
第4章 飛機(jī)結(jié)冰冰形微觀結(jié)構(gòu)形成與演化 75
4.1 結(jié)冰特征的分形研究 75
4.1.1 冰形微觀結(jié)構(gòu)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(jié)冰微觀結(jié)構(gòu)演化的相場模型及預(yù)測方法 94
4.2.1 冰形單晶生長特性預(yù)測 95
4.2.2 冰形多晶生長特性預(yù)測 98
參考文獻(xiàn) 101
第5章 飛機(jī)結(jié)冰微觀特性的定量表征 104
5.1 飛機(jī)結(jié)冰微觀圖像獲取方法 104
5.1.1 結(jié)冰試驗(yàn) 104
5.1.2 結(jié)冰微觀圖像采集 104
5.2 飛機(jī)結(jié)冰微觀結(jié)構(gòu)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(diǎn)算法 114
5.2.6 飛機(jī)結(jié)冰顯微圖像分割結(jié)果 117
5.3 飛機(jī)結(jié)冰微觀結(jié)構(gòu)分布特性 118
5.3.1 飛機(jī)結(jié)冰孔隙形態(tài) 118
5.3.2 飛機(jī)結(jié)冰孔徑分布 119
5.4 溫度對飛機(jī)結(jié)冰微觀特性的影響 122
5.4.1 微觀結(jié)構(gòu)數(shù)學(xué)建模 122
5.4.2 微觀結(jié)構(gòu)數(shù)學(xué)模型分析 123
5.4.3 結(jié)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(jī)結(jié)冰微觀結(jié)構(gòu)三維建模 127
5.5.1 飛機(jī)結(jié)冰孔隙分布的基本假設(shè) 127
5.5.2 飛機(jī)結(jié)冰微觀結(jié)構(gòu)的三維建模方法 128
5.5.3 三維微觀結(jié)構(gòu)生成結(jié)果 131
5.5.4 方法的驗(yàn)證及可靠性分析 132
5.5.5 不同分辨率下的建模結(jié)果 135
參考文獻(xiàn) 136
第6章 基于熱邊界反演的結(jié)冰抑制能耗分析方法 139
6.1 結(jié)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(jié)冰特性計算 142
6.2.2 結(jié)冰表面外載荷計算 143
6.3 結(jié)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(jié)冰抑制能耗的影響因素分析 153
參考文獻(xiàn) 157
第7章 基于導(dǎo)熱反問題的結(jié)冰強(qiáng)度在線監(jiān)測方法探索 159
7.1 基于超聲波回波信號的結(jié)冰強(qiáng)度在線監(jiān)測方法 159
7.1.1 結(jié)冰強(qiáng)度在線監(jiān)測的模型 159
7.1.2 考慮溫度影響的結(jié)冰強(qiáng)度在線監(jiān)測模型和方法 161
7.2 結(jié)冰強(qiáng)度在線監(jiān)測方法的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證 163
7.2.1 實(shí)驗(yàn)裝置設(shè)計 163
7.2.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析 163
參考文獻(xiàn) 165
第8章 飛機(jī)結(jié)冰熱力學(xué)研究展望 167