飞行中液态水含量与水滴平均容积直径的在线辨识方法研究
批准号:
12072213
项目类别:
面上项目
资助金额:
63.0 万元
负责人:
周志宏
依托单位:
学科分类:
实验流体力学
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
周志宏
中文摘要
结冰是飞行安全的重要隐患,液态水含量(LWC)和水滴平均容积直径(MVD)是影响结冰的重要参数,目前只能定性监测,难以满足飞机结冰防护精细化发展的需求。项目围绕LWC、MVD参数辨识中的正向物理规律以及反向计算方法两方面关键科学问题,在申请团队已获得工程应用的结冰传感器技术、数值模拟方法、结冰实验理论及技术、参数辨识等方面的研究基础上,采用理论分析、数值计算、试验台实验、冰风洞实验相结合的研究手段,开展能让辨识算法满足适定性要求的新型传感器方法、基于相似分析及冰风洞实验的传感器系统数理模型、基于“气象等参数-结冰-传感器系统”创新性短链路的辨识方法、基于测量概率和区间混合度量的不确定性问题分析方法等方面的研究。项目成果有望突破飞机结冰预警中的瓶颈问题,提高结冰监测的精度、扩展新型结冰预警方式,可为结冰后的操纵应对、高效防护、航路规划等提供技术支撑,以提高各类飞机结冰环境的安全性或作战性能。
英文摘要
Icing is an important hidden danger in the aircraft flying, the liquid water cotent(LWC) and the Median Volume Diameter(MVD) of droplet are two important parameters of it. Currently, they can only be monitored qualitatively, which can’t meet the demand of the refined trend of aircraft icing protection. The project focuses on two key scientific issues of forward physical laws and backward calculation methods in LWC and MVD parameter identification. The project is based on the technology of engineering application, including ice sensor technology, numerical simulation method, ice experiment theory and technology, parameter identification, etc. The research is carried out by the combination of theoretical analysis, numerical calculation, test-bed experiment and ice wind tunnel experiment. This paper mainly studies several aspects, such as the new sensor method that can make the identification algorithm meet the requirements of well posed quality, the sensor system mathematical model based on similarity analysis and ice wind tunnel experiment, the innovative short link identification method based on "meteorological parameters ice sensor system", the uncertainty analysis method based on measurement probability and interval mixed measurement, etc. The results of the project are expected to break through the bottleneck problem in aircraft icing early warning, improve the accuracy of icing monitoring, expand the new icing early warning mode, and provide technical support for the handling response, efficient protection, route planning, etc. after icing, so as to improve the safety or operational performance of various aircraft icing environments.
结冰是飞行安全的重要隐患,液态水含量(LWC)和水滴容积平均直径(MVD)是影响结冰的重要参数,目前只能定性监测,难以满足飞机结冰防护精细化趋势的需求。项目围绕飞机结冰高精度预警技术中关键参数辨识的瓶颈问题,针对高精度飞机结冰传感器设计、标定、测试方法;飞机结冰传感器参数辨识方法;结冰过程中的高精度、高可靠性数值模拟原创算法;飞机结冰传感器地面测试平台研制、地面结冰风洞实验技术、结冰风洞实验相似理论等开展了较为系统的研究。通过研究设计了具备基本辨识要求条件的光纤分布框架的传感器,完成了传感器端面布置的具体设计,所设计的光纤式结冰传感器由接收光纤收集检测端面因结冰产生的反射和散射光,建立数据模型并实现冰厚以及冰层信息的基本检测,在大型结冰风洞中完成了传感器基本性能的测试;建立了基于“气象等参数-结冰-传感器系统”短链路开展参数辨识的方法,获得了LWC、MVD耦合其他参数的结冰效应与传感器系统特性的数理模型,以及结冰在线辨识方法,进一步基于传感器厚度以及对气象参数的辨识建立了飞机直接冰形的映射方法。同时,由于结冰传感器以及相应的参数辨识算法需要用到大量的结冰过程中的水滴、冰形等数据,本项目针对结冰数值模拟算法开展了较为深入的研究,在水滴场的求解格式、两相流的自适应以及高精度数值求解、水膜求解等方面都建立了一些创新算法并形成了自主软件,同时,在完成以上研究内容的同时,形成了相关实验平台以及系列实验技术。获得发表或录用论文15篇,受理(授权)国家发明专利12项。本项目所形成的成果已经在输电线路方向取得转化,转化金额108万,目前已经全部到校。项目相关成果为下一步进行更深入的飞机结冰探测相关基础科学问题探索和工程应用奠定了良好基础。
基于界面力学效应的飞机结冰粘附机制微/宏观多尺度研究
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批准号:12372231
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项目类别:面上项目
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资助金额:52万元
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批准年份:2023
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负责人:周志宏
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依托单位:
国内基金
海外基金