As a step toward accurate prediction of droplet impingement and ice accretion on aircraft, an Eulerian-based droplet impingement and ice accretion code for air flows around an airfoil containing water droplets is developed. A CFD solver based on the finite volume method was also developed to solve the clean airflow. The finite-volume-based approach for simulating droplet impingement on an airfoil was employed owing to its compatibility with the CFD solver and robustness. For ice accretion module, a simple model based on the control volume is combined with the droplet impingement module that provides the collection efficiency. To validate the present code, it is compared with NASA Glenn IRT (Icing Research Tunnel) experimental data and other well-known icing codes such as LEWICE and FENSAP-ICE. It is shown that the collection efficiency and shape of ice accretion are in good agreement with previous experimental and simulation results.
Ice accretion on aircraft surface can greatly deteriorate the safety of aircraft. In particular, it can be a cause of impediment for aircraft performances such as aerodynamic characteristics, control, and engine. Numerical simulation of icing accretion based on the state-of-art CFD techniques can be alternative to expensive icing wind tunnel test or flight test. In this study, icing conditions are defined in order to predict the ice accretions around the air intake of aircraft. Then the range and amount of ice accretion on the intake in icing wind tunnel were investigated In addition, a study on the size effect of icing wind tunnel was conducted in order to check the compatibility with the real in-flight test environment.
Ice accretion on aircraft surface in icing condition induces external shape changes that may result in a hazard factor for aircraft safety. In case of aircraft main wing with high lift equipment, ice accretion is observed around leading edge and flap. During the design phase, location of ice accretion and associated aerodynamic characteristics must be investigated. In this study, icing effects on aerodynamic characteristics of the main wing section of KC-100 aircraft are investigated using an Eulerian-based FENSAP-ICE code in various icing conditions.
Ice accretion is one of the potential hazards in airplane flight, adversely affecting aircraft aerodynamic. There are two distinct icing analysis that can be simulated. One is predicting the effect of ice on the aerodynamic performance of airfoils when ice geometry is known. The other is simulating ice accretion. This work presents the method of icing accretion analysis. This work presents an Eulerian approach to calculate the droplet collection efficiency on the 2D airfoil. The initial flow solution are obtained the FLUENT and copled with droplet motion in the ambient condition.
Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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v.39
no.8
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pp.689-701
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2011
The relations between ambient conditions and ice accretion shapes are quantitatively analyzed by employing self-organization maps and analysis of variance. Liquid water contents(LWC), mean volumetric droplet diameter(MVD), ambient temperature and free-stream velocity are chosen as ambient conditions which change ice accretion shapes. The parameters of ice accretion shape are selected as maximum thickness, icing limits, ice heading, and ice accretion area. Qualitative analysis was conducted by employing self-organization maps which show the qualitative relations between ice shapes and ambient conditions. The quantitative results of analysis of variance yield intensity of ambient conditions to the parameters of ice accretion shapes.
Ice accretion on the surface of aircraft in flight can adversely affect the safety of aircraft. In particular, it can cause degradation of critical aircraft performances such as maximum lift coefficient and total pressure recovery factor in engine air intake. In this study, computational prediction of ice accretion around a rotorcraft air intake is conducted in order to identify the impingement region with high droplet collection efficiency. Then the amount of ice accretion on the air intake, which is essential in determining the required power of ice protection system, is calculated. Finally, the effect of icing wind tunnel size is investigated in order to check the compatibility with the real in-flight test environment.
Icing is one of the most serious hazards for aircraft. The amount and rate of icing depend on a number of meteorogical and aerodynamic factors. Of primary importance are amount of liquid water content of droplets, their size, the temperature of aircraft surfaces, the collection efficiency, and the extent of supercooled droplets. In this study, in-flight icing analysis of low reynolds number high aspect ratio wing is carried out by using FENSAP-ICE. Each liquid water contents with altitude is obtained from FAR 25 Appendix-C. And the collectoin efficiency is calculated to check out the ice accretion position of wing with two angles of attack. The degradation of aerodynamic characteristics of aircraft are figured out by investigating the accretion of rime and glaze ice.
A significant change in aerodynamic characteristics of wind turbine blade can occur by ice formed on the surface of the blade operated in cold climate. The ice accretion can result in performance loss, overloading due to delayed stall, and excessive vibration associated with mass imbalance. In this study, the impact of ice accretion on the aerodynamic characteristics of NREL 5MW wind turbine blade sections is examined by a CFD-based method. It is shown that the thickness of ice accretion increases from the root to the tip and the effects of icing conditions such as relative wind velocity play a significant role in the shape of ice accretion. In addition, the computational results are used to assess the degradation in the lift and drag coefficients of the blade sections.
Ice accretion on aircraft surface can greatly impair the aerodynamic performance of aircraft. As an alternative to the traditional Lagrangian particle tracking approach, an Eulerian-based droplet impingement and ice accretion code for air flows containing water droplets was developed A CFD solver was also developed to solve the clean airflow. The results of present method were compared with experimental data and previous icing codes such as LEWICE and FENSAP-ICE and were confirmed to show good agreement each other in qualitative and quantitative ways.
Atmospheric icing may have significant effects not only on safety of aircraft in air, but also on performance of wind turbine and power networks on ground. Thus, ice protection measure should be developed to protect these systems from icing hazards. A very efficient method is the electro-thermal de-icing based on a process by which ice accretion is melted and blown away through aerodynamic forces. In this computational study, a state-of-the-art icing code, FENSAP-ICE, was used for the analysis of electro thermal de-icing system. Computational results including detailed conjugate heat transfer analysis were then validated with experimental data. Further, the computational model was applied to the DU21 airfoil section of NREL 5MW wind turbine with calculated heater parameters.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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