(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210786699.3 (22)申请日 2022.07.06 (71)申请人 四川大学 地址 610000 四川省成 都市一环路南 一段 24号 (72)发明人 周志宏　熊华杰　易贤　 (74)专利代理 机构 四川中代知识产权代理有限 公司 513 58 专利代理师 王鸿 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06F 17/11(2006.01) G06F 111/10(2020.01) G06F 113/08(2020.01) G06F 119/08(2020.01) (54)发明名称 一种基于M essinger模型的结冰数值模拟方 法、 系统、 设备及 介质 (57)摘要 本申请涉及结冰 数值模拟领域， 提供了一种 基于Messinger模型的结冰数值模拟方法、 系统、 设备及介质。 该方法包括： 建立水膜模型的动量 方程和质量方程， 其未知数包括： 水膜厚度、 结冰 质量流率及蒸发质量流率； 建立Messinger模型 的热力学平衡方程， 其未知数包括： 结冰质量流 率， 蒸发质量流率及物面温度； 根据上一时刻的 水膜厚度， 采用M essinger模型的假 设修正法， 获 取当前时刻的物面温度、 结冰质量流率和蒸发质 量流率， 并结合欧拉水膜模型， 获取当前时刻的 水膜厚度， 通过迭代计算获取每个时刻的结冰质 量流率。 通过上述方法， 可 以有效解决现有技术 在进行结冰数值模拟时， 存在的结冰模型粗糙， 难以用于复杂三维结构的结冰模 型， 难以采用非 结构网格， 及计算过程复杂等问题。 权利要求书4页 说明书13页 附图5页 CN 115099048 A 2022.09.23 CN 115099048 A 1.一种基于 Messinger模型的结冰数值模拟方法， 其特 征在于， 所述方法包括： S110.建立水膜模型的动量方程和质量方程， 所述水膜模型的动量方程的未知数包括： 水膜厚度h， 所述水膜模型的质量方程 的未知数包括： 水膜厚度h、 结冰质量流率 以及 蒸发质量 流率 ； S120.建立Messinger模型的热力学平衡方程， 所述Messinger模型的热力学平衡方程 的未知数包括： 结冰质量 流率 ， 蒸发质量 流率 ， 物面温度 ； S130.根据上一时刻的水膜厚度h， 采用所述Messin ger模型的假设修正法， 获取当前时 刻的物面温度 、 结冰质量流率 和蒸发质量流率 ， 并根据当前时刻的物面温 度 、 结冰质量流率 和蒸发质量流率 ， 结合所述欧拉水膜模型的动量方程和 质量方程， 获取当前时刻的水膜厚度h， 通过迭代计算获取每个时刻的结冰质量流率 ， 其中， 初始时刻的水膜厚度h为0 。 2.根据权利要求1所述的基于Messinger模型的结冰数值模拟方法， 其特征在于,所述 水膜模型为欧拉水膜模型， 所述欧拉水膜模型的动量方程 为： ， 所述欧拉水膜模型的质量方程 为： ， 其中， 已知参数包括： 水的密度 ， 空气对水膜的压力 ， 空气剪切力 ， 撞击质量 流率 ， 水的动力粘性系数 ， 未知数还包括： 基于水膜厚度的水膜平均速度 ， 水膜平均速度采用二次剖面形式带 来的对流 修正项 ， 且 为 的函数。 3.根据权利要求2所述的基于Messinger模型的结冰数值模拟方法， 其特征在于,所述 欧拉水膜模型还考虑了水膜 表面张力梯度， 所述欧拉水膜模型的动量方程 为： ， 且 ， 所述欧拉水膜模型的质量方程 为： ， 其中， 已知参数还 包括： 水膜 表面张力 。 4.根据权利要求1所述的基于Messinger模型的结冰数值模拟方法， 其特征在于,所述 Messinger模型的热力学平衡方程 为： ，权　利　要　求　书 1/4 页 2 CN 115099048 A 2其中， 为结冰放热， 为气动热， 为水滴动能转化热， 为气 流与物面的对流换 热， 蒸发吸热， 为水滴自身能量， 且 ， ， ， ， ， ， ， ， ， 其中， 已知参数包括： 融解潜热Lf， 气流与物面的对流换热系数htc， 恢复因子 ， 气流 速度 ， 空气比热容 ， 撞击质量流率 ， 水滴相对物面的速度V， 空气来流温度 ， 蒸发潜热Ld， 水的比热容 ， 空气密度 ， 水蒸气气体常数 ， 传热传质类比准 则数 。 5.根据权利要求4所述的基于Messinger模型的结冰数值模拟方法， 其特征在于,所述 Messinger模 型还考虑了当前微元流入能量 、 电加热通量 ， 以及当前微元流出能 量 ， 所述Mes singer模型的热力学平衡方程 为： ， 其中， 电加热通量 为已知参数， 和 的值远小于 、 、权　利　要　求　书 2/4 页 3 CN 115099048 A 3