Команда из Ноттингемского университета использовала моделирование, которое сопоставляет экспериментальные и натурные наблюдения, чтобы охарактеризовать лед в спектре между изморозью, образующейся из водяного пара, и гололедом, который образуется из капель переохлажденной воды. Их работа основана на существующих моделях путем введения нового параметра, который учитывает изменения характеристик адгезии.
В их статье, опубликованной в журнале Physics of Fluids от AIP Publishing, представлена модель четырех стадий образования льда на крыльях самолета. Примечательно, что авторы расширили коммерчески доступный код ICECREMO (моделирование обледенения), включив в него новое определение смешанного льда.«До сих пор работы по исследованию смешанного льда не проводились», — сказал Зайд Аяз Джанджуа, автор статьи. «Наша работа поможет исследовать термически активные нанопокрытия самолетов для борьбы с образованием льда».Большинство моделей рассматривают две формы: гололед и инейный лед.
Глазурь гладкая и прозрачная, как стекло, а инейный лед неровный и непрозрачный.«Вы можете думать о инейе как о разновидности льда, которую легко соскрести со стенок морозильной камеры, тогда как глазурованный лед больше похож на лед в виде кубиков льда», — сказал Джанджуа.Группа ввела замерзающую фракцию, чтобы описать долю переохлажденных капель, которые замерзают при ударе. Ледяная смесь имеет адгезионные характеристики глазурованного льда, когда эта фракция равна нулю.
Они подтвердили эту фракцию с предыдущими экспериментальными данными о том, как высота скопившегося льда влияет на обледенение с течением времени.Затем смоделировали этапы обледенения аэродинамического профиля.
Поскольку инейный лед покрывает крыло, меньше льда замерзает при ударе, потому что инейный лед является более плохим проводником тепла, чем материалы самолета. В результате гололед образует на крыле ледяную смесь.
По мере того, как этот смешанный лед становится толще и скорость проводимости уменьшается, начинает появляться водная пленка до тех пор, пока лед не приобретет профиль, в котором преобладает глазурь.«Для определенного набора атмосферных условий у вас может быть очень разная высота льда, что сильно повлияет на количество энергии, необходимое для удаления льда, или даже на инструменты, которые вы можете выбрать для этого», — сказал Джанджуа.Джанджуа сказал, что он надеется, что будущая работа будет направлена не только на высоту льда, но и на то, как лед накапливается в двух измерениях на аэродинамическом профиле. Требуется дальнейшая работа, чтобы связать фракцию замерзания с другими параметрами льда, такими как фракция упаковки.
Обледенение влияет на широкий спектр других инженерных приложений, включая силовые кабели, радиомачты и ветряные турбины, которые Джанжуа планирует изучить в дальнейшем.