Стр. 4 - Математическая модель процесса фазовых превращений ледяных кристаллов при их движении внутри каналов испытательного стенда и в проточной части газотурбинного двигателя

где IWC — содержание воды в виде льда в 1 м3 воздуха, г/м3; LWC —
содержание воды в жидкой фазе в 1 м3 воздуха, г/м3 , TWC — полное
содержание воды в виде жидкости или льда в 1 м3 воздуха, г/м3 .
При наличии в потоке воздуха только твердой кристаллической
фазы IWC образование льда на необогреваемых поверхностях не про-
исходит. Кристаллы льда отражаются от холодных поверхностей без
прилипания.
При наличии в теплом потоке воздуха ( t > 0 ◦ C) только жидкой
капельной фазы LWC льдообразование также не происходит — нет
условий для формирования льда.
Таким образом, для образования ледяных наростов требуются
местные условия смешанной фазы обледенения: жидкая вода для
создания влажной поверхностной пленки и лед в виде ЛК, которые
прилипают к этой пленке, создавая ледяной нарост.
Разрабатываемая математическая модель предназначена для того,
чтобы рассчитать те области компрессора двигателя, где создаются
рассмотренные условия смешанной фазы и возникает потенциальная
опасность формирования ледяных наростов. Периодически срываю-
щийся с поверхностей компрессора лед может привести к неустойчи-
вой работе двигателя, например к помпажу, срыву пламени или по-
ломке двигателя.
В связи с этим на этапе проектирования двигателя следует преду-
смотреть конструктивные мероприятия, обеспечивающие минимиза-
цию накопления льда на внутренних поверхностях компрессора.
На этапе сертификации проведение расчетов по данной программе
позволит определить наиболее опасные условия обледенения, при ко-
торых возможно появление ледяных наростов наибольших размеров.
Это позволит выдать рекомендации о проведении испытаний в ограни-
ченных критических условиях и, тем самым, существенно сократить
требуемое количество выполняемых испытаний.
Математическая модель фазовых превращений ЛК при их дви-
жении по тракту двигателя. При разработке математической модели
были использованы материалы работы А.Н. Антонова [1], в которой
рассматривался процесс переохлаждения и фазовых превращений ка-
пель воды при моделировании процесса классического обледенения в
стендовых условиях.
При математическом моделировании кристаллического атмосфер-
ного облака рассматривается одномерное стационарное движение по-
лидисперсной смеси кристаллов льда в воздушном потоке. Приняты
следующие основные допущения: 1) все кристаллы имеют сфериче-
скую форму; 2) коагуляция отсутствует; 3) влияние кривизны поверх-
ности кристаллов на испарение мало; 4) процессы испарения кри-
сталлов и диффузии паров воды стационарные; 5) поле температуры
68