logo móvil
Contáctanos

Predicción de la formación de hielo en perfiles aerodinámicos y evaluación de la efectividad del sistema de anti-hielo por aire caliente utilizando simulaciones de dinámica de fluidos computacional

Autores: Niu, Yifan; Wang, Zhiqiang; Su, Jieyao; Yao, Jiawei; Wang, Hainan

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2025

Descargar PDF

Acceso abierto

Artículo científico
2025

Predicción de la formación de hielo en perfiles aerodinámicos y evaluación de la efectividad del sistema de anti-hielo por aire caliente utilizando simulaciones de dinámica de fluidos computacional


Categoría

Ingeniería y Tecnología

Subcategoría

Ingeniería Aeroespacial

Palabras clave

Glaseado
Acumulación de hielo
Sistemas de deshielo
Fases de vuelo
Grosor máximo de hielo
Aire caliente

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 35

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
La formación de hielo representa una amenaza seria para la seguridad de los vuelos, y las simulaciones de acumulación de hielo son esenciales para abordar los problemas de formación de hielo en aeronaves. En la predicción de acumulación de hielo, falta una investigación sistemática que cubra todas las condiciones de formación de hielo basadas en las fases de vuelo reales, y no se ha investigado el rendimiento de los sistemas de deshielo. En este estudio, se desarrollaron modelos de predicción del grosor máximo de hielo para perfiles aerodinámicos considerando todas las fases de vuelo, y se analizó el rendimiento de los sistemas de deshielo por aire caliente. Se estableció un modelo de sistema de deshielo por aire caliente, y se evaluó la efectividad del sistema bajo condiciones severas de formación de hielo a través de cálculos de transferencia de calor conjugada (CHT). Los resultados de los cálculos mostraron que durante el ascenso por encima de 10,000 pies bajo condiciones de hielo de vidriado, el grosor máximo de hielo alcanzó 13.47 mm a -6 grados C, con un diámetro volumétrico medio (MVD) de 20 m. Bajo condiciones de hielo de escarcha, el grosor máximo mostró relaciones lineales con los parámetros de formación de hielo, manteniéndose por debajo de 5 mm. Los resultados de los cálculos revelaron relaciones no lineales entre el grosor máximo de hielo en el borde de ataque del perfil aerodinámico y las condiciones de formación de hielo. Se establecieron modelos de grosor de hielo a través de regresión polinómica. Los datos de grosor máximo de hielo fueron clasificados, y se obtuvieron 15 modelos de regresión. Los errores relativos entre los valores predichos y calculados se mantuvieron por debajo del 3%, demostrando una alta precisión predictiva. Estos modelos se emplearon para estimar la efectividad de los sistemas de deshielo por aire caliente de tubo piccolo bajo las condiciones de formación de hielo más severas. Los resultados indicaron que se logró una eficiencia de deshielo del 100% a altas temperaturas ambientales (por encima de -10 grados C). Durante las fases de despegue, espera y ascenso con una alta velocidad de 154.3 m/s, el sistema puede enfrentar desafíos para mantener la protección contra la formación de hielo, resultando en hielo de retorno con un grosor máximo que supera los 5 mm.

Otros recursos que podrían interesarte

Temas Virtualpro