ESTIMATION OF THE ROUGHNESS PERIOD OF ANTI-ICE BODY COATINGS IN AIR FLOW WITH SUPERCOOLED DROPLETS
https://doi.org/10.18384/2310-7251-2021-1-54-63
Abstract
Aim. Geometric properties of ice-phobic surfaces are mathematically simulated to provide the anti-icing effect. Methodology. Numerical calculations of droplet motion in the vicinity of a cylinder simulating the leading edge of a wing relies on the use of previously published mathematical models of physical processes. Results. As applied to the problem of icing of aircrafts, the relief configuration of hydrophobic coatings of a solid is estimated in air flow with supercooled droplets, in which liquid drops do not freeze to the streamlined body as a result of collisions with its surface. Research implications. The results of the study can be used to produce a relief of a hydrophobic coating for a specific range of flying vehicle flight conditions.
About the Authors
I. A. Amelyushkin
Central Aerohydrodynamic Institute named after N. E. Zhukovsky
Russian Federation
Russian Federation
A. B. Miller
Central Aerohydrodynamic Institute named after N. E. Zhukovsky
Russian Federation
Russian Federation
A. L. Stasenko
Central Aerohydrodynamic Institute named after N. E. Zhukovsky
Russian Federation
Russian Federation
References
1. Anti-icing superhydrofobic coatings / Cao L., Jones A. K., Sikka V. K., Wu J., Gao D. // Langmuir. 2009. Vol. 25. Iss. 21. P. 12444-12448. DOI: 10.1021/la902882b/
2. Амелюшкин И. А., Гринац Э. С., Стасенко А. Л. Кинетика молекулярных кластеров и гидротермодинамика капель при обледенении летательных аппаратов // Вестник Московского государственного областного университета. Серия: Физика-Математика. 2012. № 2. С. 152-161.
3. Стасенко А. Л., Толстых А. И., Широбоков Д. А. К моделированию оледенения самолёта: Динамика капель и поверхность смачивания // Математическое моделирование. 2001. Т. 13. № 6. С. 81-86.
4. Неравновесный аэрозольный поток в сверхзвуковой аэродинамической трубе / Амелюшкин И. А., Ганиев Ю. Х., Гобызов О. А., Липницкий Ю. М., Ложкин Ю. А., Филиппов С. Е. // Ученые записки ЦАГИ. 2017. Т. 48. № 1. С. 53-71.
5. Amelyushkin I. A., Stasenko A. L. Interaction of supercooled droplets and nonspherical ice crystals with a solid body in a mixed cloud // CEAS Aeronautics Journal. 2018. Vol. 9. Iss. 4. P. 711-720. DOI: 10.1007/s13272-018-0314-3.
6. Aboud D. G. K., Kietzig A. M. On the oblique impact dynamics of drops on superhydrophobic surfaces. Part II: Restitution coefficient and contact time // Langmuir. 2018. Vol. 34. Iss. 34. P. 9889-9896. DOI: 10.1021/acs.langmuir.8b01233.
7. Hansman R. J., Jr. The influence of ice accretion physics on the forecasting of aircraft icing conditions [Электронный ресурс]. URL: https://ntrs.nasa.gov./api/citations/19900011612/downloads/19900011612.pdf (дата обращения: 30.10.2020).
8. Татарченко В. А. Инфракрасное характеристическое излучение фазовых переходов первого рода и его связь с оптикой атмосферы // Оптика атмосферы и океана. 2010. Т. 23. № 3. C. 169-175.
9. Модели процессов, сопровождающих кристаллизацию переохлажденных капель / Амелюшкин И. А., Кудров М. А., Морозов А. О., Стасенко А. Л., Щеглов А. С. // Труды Института системного программирования РАН. 2020. Т. 32. № 4. С. 235-244. DOI: DOI: 10.15514/ISPRAS-2020-32(4)-17.
10. Berthoumieu P. Experimental study of supercooled large droplets impact in icing wind tunnel // 4th AIAA Atmospheric and Space Environments Conference 25-28 June, New Orleans, Louisiana. AIAA. 2012. No. 2012-3130. 14 p. DOI: 10.2514/6.2012-3130.
11. Mader H. M., Llewellin E. W., Mueller S. P. The rheology of two-phase magmas: a review and analysis // Journal of Volcanology and geothermal Research. 2013. Vol. 257. P. 135-158. DOI: 10.1016/j.jvolgeores.2013.02.014.
12. Пухначев В. В., Солоников В. А. К вопросу о динамическом краевом угле // Прикладная математика и механика. 1982. Т. 46. № 6. С. 961-971.
13. Экспериментальные и теоретические исследования процессов обледенения наномодифицированных супергидрофобных и обычных поверхностей / Гринац Э. С., Миллер А. Б., Потапов Ю. Ф., Стасенко А. Л. // Вестник Московского государственного областного университета. Серия: Физика-математика. 2013. № 3. С. 84-92.
Review
Views:
109
Email this article 