Numerical Modeling and Simulation of a Hot Air Jet Anti-Icing System Employing Channels for Enhanced Heat Transfer

Abstract

إن تكون الجليد على الطائرات هو مشكلة خطيرة لمجتمع الطيران لأنه أحد الأسباب الرئيسة لحوادث الطائرات المميتة، تستخدم الطائرات نظماً مختلفة لمنع الجليد من التكون، وأحد هذه النظم هو نظام منع الجليد باستخدام الهواء الساخن، والذي يستخدم هواءً ساخناً من نزف ضاغط المحرك لتسخين أسطح الطائرة المهمة ومنع تكون الجليد عليها، ولقد تم إجراء الكثير من الدراسات التجريبية والعددية لتحسين كفاءة نظم منع الجليد المعتمدة على نفث الهواء الساخن، وركزت أغلب الأبحاث على تصميم بفتحات نفث متعددة، أوعلى منطقة الارتطام من سطح الهدف، ونظراً لأن انتقال الحرارة على سطح الارتطام يقل بشدة بعد منطقة السكون، فإن الباحثين قاموا بدراسة استخدام عدة فوهات نفث لتحسين انتقال الحرارة فوق مساحة أكبر، ولكن استخدام عدة فوهات نفث يضيف عبئاً إضافياُ على المحرك، وأحد طرق الحفاظ على موارد المحرك هي استخدام فوهة نفث واحدة مع تركيبات هندسية ومادية لتحسين انتقال الحرارة، تركز الدراسة الحالية على تحسين انتقال الحرارة باستخدام نفث أحادي وقناة، وتبحث الدراسة في تأثير ارتفاع القناة، ومكان الفوهة، وعدد رينولدز على خصائص انتقال الحرارة، معبراً عنها بتوزيع رقم نوسلت المتوسط على امتداد سطح الارتطام، وتم استخدام حزمة حركيات الموائع الحسابية التجارية "فلونت" لمحاكاة الحالات المختلفة، وتشير النتائج إلى اعتماد انتقال الحرارة بشدة على ارتفاع وعرض القناة، والمسافة بين الفوهة والهدف، وزاوية الدخول، وكذلك على عدد رينولدز.