Prediction of 2D Airfoil Ice Accretion by Bisection Method and by Rivulets and Beads Modeling
Notice bibliographique
Résumé
The paper presents recent developments in wet and dry ice accretion simulation at AMIL (Anti-Icing Materials International Laboratory) in a joint project with CIRA (Italian Aerospace Research Center). The thermodynamic model of ice accretion is similar to existing ones developed by LEWICE in USA, DRA in British, ONERA in France and Ecole Polytechnique de Montreal in Canada. However, this paper introduces an analytical model to calculate the surface roughness in the wet regime based on the residual, runback and shedding liquid water mass on an airfoil surface. Also, a new geometric model to build the ice surface, based on panel angle bisections, is presented. In the wet regime, the empirical LEWICE correlation used to determine the equivalent sand-grain roughness is replaced by two analytical formulations to calculate the local roughness height. The first one considers the maximal height that the bead can reach before moving, while the second computes the wave height on the water film. The maximum bead height before moving is determined from the equilibrium between aerodynamic, gravitational and surface tension forces. The bead behavior in dry and wet regimes was described analytically Based on the work of Al-Khalil and Hansman, which led to the determination of a water surface state (film, rivulets or beads). A mass balance is used to determine the residual and runback mass of water when the water state and the maximal bead height before moving are known. The water shedding mass is equal to the runback water mass for the lower surface and is zero for the upper surface of the airfoil respectively. A geometrical model based on panel bisection allows the ice growth in normal direction to the surface. This method simulates the ice surface accretion continually without gaps between panels. The accretion model is validated with icing profiles obtained experimentally in wind tunnel by Shin and Bond for a NACA0012 wing profile with a 0.5334 m chord, a 20 µm median volume droplet diameter, a 1 g/m³ liquid water content and a 65 m/s airspeed. These results cover both ice accretion regimes in the -4.4° to -28.3°C temperature interval. The roughness calculated analytically is in the same order of magnitude as LEWICE correlation. The use of analytical models for roughness generated the complex icing shapes (horn) as the ones observed experimentally. However, in most cases, the accreted ice was slightly bigger than the measured.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».