飞机在积水跑道起降过程的溅水雾化研究进展

doi:10.7527/S1000-6893.2023.28911

综述

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飞机在积水跑道起降过程的溅水雾化研究进展

刘沛清(), 葛晨晖, 屈秋林

北京航空航天大学航空科学与工程学院，北京 100191

收稿日期:2023-04-21 修回日期:2023-05-15 接受日期:2023-05-22 出版日期:2023-11-15 发布日期:2023-05-26
通讯作者: 刘沛清 E-mail:lpq@buaa.edu.cn
基金资助:
国家自然科学基金(12272024)

Review of aircraft-generated spray and atomization during take-off and landing on a water-contaminated runway

Peiqing LIU(), Chenhui GE, Qiulin QU

School of Aeronautic Science and Engineering，Beihang University，Beijing 100191，China

Received:2023-04-21 Revised:2023-05-15 Accepted:2023-05-22 Online:2023-11-15 Published:2023-05-26
Contact: Peiqing LIU E-mail:lpq@buaa.edu.cn
Supported by:
National Natural Science Foundation of China(12272024)

摘要/Abstract

摘要：

飞机在积水跑道滑跑过程中的溅水雾化问题将直接影响飞机的起降安全性。根据形成机理的差异，溅水雾化过程可分为2个主要阶段，即起落架轮胎喷溅图型的形成和喷溅形成的水雾在空气流场中的运动。本文首先总结了针对溅水问题的起落架模型试验、飞机滑行试验等研究，并对基于试验数据建立的工程估算方法进行介绍。由于溅水雾化的物理机制复杂，且试验成本高、定量评估困难，因此对于这一问题的数值研究得到了极大的关注与重视。随后，介绍了模拟积水跑道上轮胎运动过程的多种数值方法，其中光滑粒子流体动力学方法（SPH）在模拟溅水问题上具有显著优势，论述了基于SPH方法的大量数值研究。水雾流场运动是一种强非线性的气液两相流问题，阐述了基于离散相模型（DPM）的水雾流场特性数值研究进展，介绍了一种基于SPH方法、结合DPM模型的有限体积法发展而来的飞机溅水雾化数值计算平台。此外，对翻边轮胎等溅水抑制措施研究进行了相关说明。最后，对溅水雾化问题研究的未来发展方向进行了讨论与总结。

关键词: 溅水雾化, 起降安全性, 喷溅图型, 水雾流场, 光滑粒子流体动力学

Abstract:

The spray and atomization generated by the aircraft during taxiing on a water-contaminated runway will directly affect the safety of take-off and landing. According to the difference of formation mechanism， the process of spray and atomization can be divided into two main stages， namely the formation of tire spray pattern and the movement of water mist in the air flow field. First， this paper summarizes the landing gear model tests and the aircraft taxiing tests， and introduces the engineering estimation method based on the experimental results. Due to the complex physical mechanism involved， high test cost and difficulty in quantitative evaluation， the numerical study on this problem has received great attention. Second， a variety of numerical methods for simulating a tire rolling on a water-contaminated runway are illustrated. Among them， the Smoothed Particle Hydrodynamics （SPH） has a significant advantage in simulating water spray， based on which considerable studies are discussed. This paper describes the progress of numerical studies on water mist flow field based on the Discrete Phase Model （DPM）. A numerical simulation platform for aircraft spray and atomization based on SPH and the Finite VolumeMethod combined with DPH is introduced. In addition， the research on the anti-splashing measures such as the chined tire is summarized. Finally， the future research directions of aircraft-generated spray and atomization are discussed and concluded in this paper.

Key words: spray and atomization, safety of take-off and landing, spray pattern, water mist flow field, smoothed poarticle hydrodynamics

中图分类号:

V211.42

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图/表 46

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飞机在积水跑道起降过程的溅水雾化研究进展

Review of aircraft-generated spray and atomization during take-off and landing on a water-contaminated runway

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