雷梦龙，常士楠，杨波

北京航空航天大学 航空科学与工程学院，北京 100083

近年来，大量的飞行事故导致飞机的结冰研究成为一个热点。根据最近的飞行数据，9%的飞行事故是由于飞机在严酷天气下结冰所致，所有气象因素带来的飞行事故中，12%是飞机结冰导致的，且92%是在飞行中发生结冰[1]。

飞机上结的冰，就其外形可以分为明冰、霜冰、混合冰3种。霜冰与机翼外形较为接近，对机翼的气动性能影响较小。明冰是在气温较高、液态水含量较大时，撞击到气动面上的水滴没有立即全部结冰，而是产生水膜沿机翼表面流动，形成溢流冰。严重情况下可能形成冰角，破坏气动性能[2]。目前对机翼结冰问题的研究方式主要分为理论、实验和数值仿真，数值仿真作为一种经济快速的模拟方法，一直是结冰领域最常用的方式之一。

机翼表面结冰问题的数值仿真过程中，由于复杂的结冰机理及界面处气-液-固耦合传热传质特性，准确预测明冰表面的水膜流动一直是一个难点[3]。早期对飞机结冰问题的研究中，通常使用Messinger结冰模型[4]求解溢流水和结冰量，如现在仍在使用的LEWICE[5]和ONERA[6]等。Messinger模型引入了冻结系数，在一个控制体内，撞击到机翼表面的水一部分会冻结成冰，未冻结的水沿气流方向全部流入位于下游的控制体。Messinger模型相对于实际结冰过程过于简陋：① 没有考虑到空气压力梯度和剪切力对水膜流动的影响，它假设某个控制体中没有冻结的水全部流入下游的控制体中，与实际情况不符，尤其是在有回流流场的冰角位置；……