Improved Ice Accretion Prediction Code

Código mejorado de predicción de acumulación de hielo

El documento aborda el desarrollo posterior del código de predicción de acreción de hielo de la superficie aerodinámica del ala computacional ICE. La versión presentada permite la predicción computacional de la acumulación de hielo de hielo y hielo glaseado en perfiles aerodinámicos de elementos únicos y múltiples en un tiempo aceptable de solución. El modelo matemático se ha modificado para la temperatura variable de la pared a lo largo de la superficie del perfil. El código también se mejoró para una mejor aproximación de la ubicación de la capa límite de transición. Se muestran resultados de predicción de acreción de hielo del perfil del ala con una aleta ranurada y varios casos de formas de hielo predichas en dependencia de la temperatura del aire.

1. Introducción

El fenómeno de la formación de hielo en vuelo puede afectar a todos los tipos de aeronaves y sigue siendo un importante problema de seguridad en el vuelo. La evaluación de los sistemas de las aeronaves militares y comerciales en condiciones de hielo sigue siendo importante tanto durante el diseño como en la certificación. Aunque se requieren algunos ensayos de vuelo representativos en condiciones de hielo natural, se puede lograr un gran ahorro de tiempo y de costos explotando un cálculo de las predicciones sobre la forma del hielo. La simulación computacional de la acumulación de hielo es una herramienta esencial en el diseño, desarrollo y certificación de aeronaves para el vuelo en condiciones de hielo. Junto con el proyecto del Ministerio de Industria y Comercio de la República Checa, se desarrolló la herramienta para simular el vuelo en condiciones de hielo. ICE es un código de predicción de acumulación de hielo [1] que aplica un procedimiento de pasos de tiempo para calcular la forma de una acumulación de hielo.

El software mencionado permite simular ambos tipos básicos de hielo que pueden formarse en la superficie del ala:

- El hielo de rima si todas las gotas de agua súper enfriadas se congelan inmediatamente después del impacto. Tiende a formarse en combinaciones de baja temperatura ambiente, baja velocidad y un bajo valor de contenido de agua en las nubes.

- El hielo de glaciar, que crea a combinaciones de temperatura cercana a la congelación, alta velocidad o alto contenido de agua líquida de las nubes. En ese caso, no toda el agua del impacto se congela en el momento del impacto, la fina capa de agua restante fluye a lo largo de la superficie y se congela en otros lugares. El proceso está fuertemente influenciado por la transferencia de calor.

El código de predicción de la acumulación de hielo ICE fue modificado en la actualidad con respecto a la exigente solución de casos de simulación de congelación más complicados, por ejemplo, perfil de aire con aleta ranurada, ranura de ala, etc. La última versión del código permite la solución de perfiles de aire de varios elementos, cuando puede producirse el solapamiento de flujos mutuos de cuerpos circunvecinos.