結冰
關注創建者：320科技工作室 創建時間：2019-07-23
結冰的視頻教程
FENSAP-ICE高級應用：飛機熱氣防冰仿真與工程實踐全流程大師班
航空防冰系統設計與研發工程師 FENSAP-ICE的核心應用場景是飛機結冰仿真與防冰系統驗證。課程涉及流場氣動計算、水滴撞擊分析、結冰過程模擬以及防冰熱傳導載荷計算，可為從事飛機防冰系統設計的工程師提供直接的工程仿真支持。 2.
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FENSAP-ICE進階課程
FENSAP-ICE飛行結冰計算軟件是加拿大NTI公司研發的，專門計算飛機飛行時的結冰狀況，從而驗證飛機結 冰時的飛行安全性，為完善飛機的防冰系統提供技術依據。該系統適用于各種飛機、旋翼機、噴氣機、發動機吊 艙、探頭、探測器等。 本課程旨在幫助學員全面掌握結冰仿真技能，充分把握fluent與FENSAP-ICE聯合仿真技術要點，自主劃分FENSAP-ICE所需網格。
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FENSAP-ICE操作案例教學視頻(由于操作十分詳細，故采用了字幕講解的方式，無聲但并不影響質量)
課程涵蓋FENSAP-ICE軟件的前處理(生成高質量的翼型網格供FENSAP-ICE進行流場計算)、FENSAP-ICE流場計算設置及結果后處理、FENSAP-ICE水滴場計算設置及計算結果后處理、FENSAP-ICE結冰計算設置及后處理、FENSAP-ICE電熱防冰設置等內容，真正做到零基礎到進階培訓。
￥500 1小時15分鐘 874播放
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結冰的實例教程
在之前的有一期說到，由于飛機機翼結冰計算的復雜性，工作室聯合航空院校及研究所，共同研發了基于Matlab的結冰計算軟件，本期就著重對該款軟件進行詳細介紹。不清楚之前機翼結冰相關背景知識的小伙伴可以看這個鏈接回顧一下：
http://www.yqgqt.org.cn/content/post/536720
1。軟件背景介紹
這款結冰程序命名為Spring-Ice，結冰程序基于目前公開發表的結冰預測理論編寫而成，同時參考冰風洞試驗數據對程序進行了修正。該程序旨在提供一種臨界性與準確性兼顧的冰形計算工具（冰形計算器），以期應用于民機適航取證工作，作為Lewice、Fensap軟件的補充和驗證工具。
Spring-Ice結冰程序從2017年12月開始正式的編寫工作，至2018年3月完成水滴軌跡計算。
2018年6月流場的計算由有限元法變更為面元法。
2019年7月完成結冰模型程序的編寫。
2019年8月份完成與冰風洞試驗的對比以及界面制作。
2. 原理
Spring-Ice結冰程序主要模塊與原理如下：
1） 流場計算。流場計算采用面元法，提高了流場計算效率以及后續水滴軌跡的計算效率；
2） 水滴軌跡計算。采用拉格朗日法，并基于二分法預測水滴收集系數。目前針對二分法計算效率低的問題，研發團隊已經提出了特征線插值法，準備用于下一版本的軟件升級。
3） 結冰模型。基于經典Messinger結冰模型預測結冰量。
展開 天線結冰，影響無線電的接收和發射，甚至通訊中斷，強烈積冰能使天線同機體相接，發生短路，無線電航行設備失靈。
三、結冰的預防和處置措施
飛機結冰對飛行有很大的影響，它不僅妨礙飛行任務的完成，有時甚至有可能危及飛行安全；同時，我們也還有一些老式飛機，防冰性能差，但我們也不能有結冰天氣就不飛，因此，預防和正確處置結冰是極其重要的。
1、飛行前的準備工作。（1）飛行前認真的研究航線天氣及可能結冰的情況，做好防結冰準備是安全飛行的重要措施。結冰主要發生在有過冷水滴的云中，飛行前應仔細了解飛行區域的云、降水和氣溫的分布，以及0℃等溫線的高度。較強的結冰多發生在云中溫度為-2℃到-10℃的區域內，因此要特別注意-2℃和-10℃等溫線的高度。（2）結合飛機的性能、結構和計劃的航線高度、飛行速度等因素，判斷飛行區域結冰的可能性和結冰的強度。同時，確定避開結冰區或安全通過結冰區的最佳方案。（3）檢查防冰裝置，清楚飛機表面已有的結冰、雪和霜。同時檢查飛行操縱有無卡阻的現象。
2、飛行中的措施。（1）空中飛行時，根據當時溫度（建議在+10℃以下）和結冰的條件（云、降水等）及時使用發動機防冰，當在駕駛艙風擋邊緣有結冰時，應打開機身防冰系統，當飛機脫離結冰區后，也不要立即將防冰系統關閉，讓其工作5分鐘以后再關，以防飛機帶冰飛行。（2）在使用防冰系統后，發動機功率仍在減小，飛行速度仍在降低，此時結冰情況可能比較嚴重，而且防冰系統不足以將冰除掉，應立即請求改變高度或改變航向，脫離了結冰區，如仍無效，而不能保持最小機動速度時，應采取果斷措施，返航或在就近機場著陸。（3）飛機在脫離結冰區選擇高度層時，通常是向上脫離為好，如果向下脫離只有確切知道航線安全高度以上，有正溫區或能夠出云時，方能請示向下脫離。
展開 差點扼殺了鋼鐵俠的結冰問題
這個問題就是結冰！讓我們回到《鋼鐵俠1》，鋼鐵俠托尼第一次穿上戰甲翱翔空中，由于過于興奮不顧地面小伙伴的警告，一直爬升高度，結果遭遇結冰氣象，穿云后結冰，就像這樣：
《鋼鐵俠1》片段
幸好地面小伙伴反應及時、操作得當外加托尼主角光環照耀，才沒有“機毀人亡”，不然后面就沒有復聯的事兒了。撿回一條命的鋼鐵俠，專門針對結冰問題對戰甲進行了升級，造出二代戰甲。后來反派偷走第一代戰甲進行升級，然而他們并不知曉一代和二代的根本區別，以為穩操勝券。這一點被鋼鐵俠利用，將他引到高空結冰。
《鋼鐵俠1》片段
連結冰都不懂，就敢號稱先進的反派在機體表面凍結后，電子系統和機械系統失效，一頭跌落，成為鋼鐵俠反敗為勝的關鍵。編劇們設計的這段劇情，是純拍腦袋胡謅出來的嗎？當然不是，這段很明顯是借鑒了飛機設計領域的結冰問題，是有著現實基礎的。有人可能會問了，結冰問題差點整死鋼鐵俠又干倒了大反派，現實中飛機結冰問題有這么可怕嗎？
結冰有多可怕
據統計，1975 年到1980 年僅6 年的時間內，美國就因為飛機結冰造成178起事故，1999 年到2009 年的十年間國內外因為飛機結冰造成飛行事故68 起。這些數字的背后意味著成百上千的人因為飛機結冰而喪生。
展開 我國自主研制的新支線飛機ARJ21-700型號在進行自然結冰飛行試驗時，在國內新疆地區歷經四年艱苦的“追云”歷程，最終不得不輾轉3萬公里在加拿大五大湖地區順利尋得了這種天氣條件并完成了自然結冰飛行試驗。那么，到底需要怎樣的自然結冰天氣條件竟使得ARJ21-700試飛團隊找尋的如此艱苦？本期將和大家探討一下飛機自然結冰天氣條件。
結冰天氣條件主要由結冰云層范圍、液態水含量（LWC）、過冷水滴平均有效直徑（MVD）和空氣溫度（T）等參數確定。CCAR/FAR/CS-25部規章附錄C給出了飛機申請結冰天氣條件下運行時所必須能夠安全飛行的自然結冰天氣條件，包括連續最大結冰、間斷最大結冰和最大起飛結冰三種極端自然結冰天氣條件。這些飛機自然結冰天氣條件是美國FAA等機構在對北美乃至全球各地區結冰云層經過多年的潛心測量和統計分析的基礎上得出的，是開展飛機防/除冰設計和符合性驗證的重要依據。
1. 連續最大結冰
滿足連續最大強度結冰天氣條件的云層的液態水含量（LWC）、過冷水滴平均有效直徑（MVD）和空氣溫度（T）三個變量的相互關系見圖1所示。在進行連續最大結冰試飛驗證時，結冰云層必須滿足以下幾個條件：
（1）LWC在0~0.8g/m3范圍內；
（2）MVD在15~40μm范圍內；
（3）云層水平范圍達到17.4海里（32.3km）。
圖2給出了連續最大結冰天氣條件的高度-溫度包線范圍，由圖可知這種結冰天氣的云層只可能在海拔高度7km以下以及飛行高度處大氣溫度-30℃~0℃范圍內出現，這對于尋找這種結冰條件有一定指導作用。
2. 間斷最大結冰
大氣結冰狀態的最大間斷強度（間斷最大結冰） 的液態水含量（LWC）、過冷水滴平均有效直徑（MVD）和空氣溫度（T）三個變量的相互關系見圖3所示。
展開 Workbench之25 結冰分析
Workbench提供3個結冰分析模塊，如下所述：
1. Fluid Flow - Icing (CFX) 結冰分析（CFX）
結冰（CFX）分析系統執行完全的結冰仿真，它包含單元與Ansys CFX組件系統鏈接，使用CFX求解器運行氣流分析，使用DROP3D求解器設置并運行滴落分析，使用ICE3D求解器設置并運行結冰分析，基于冰層堆積顯示網格，在CFD-Post或Viewmerical進行可視化后處理。
要在工具箱中顯示本系統，需要安裝FENSAPICE-WB擴展模塊，位于：[InstallDirectory]\ANSYS Inc\v212\fensapice\workbench文件夾，使用擴展模塊管理器載入。詳見Creating CFX/Fluent-based Icing Systems in the Ansys FENSAP-ICE in Ansys Workbench User’s Guide
2. Fluid Flow - Icing (FENSAP) 結冰分析（FENSAP)
（FENSAP）結冰分析系統執行完全的結冰仿真。
展開 
結冰的最新內容
0度攻角結果
5度攻角結果
系統
到目前為止，在流體方向我們已經開發了：
（1） 翼型造型算法和軟件：《葉片/翼型參數化造型技術》
（2） 網格生成算法：
（3）結冰算法和軟件：
（4）不可壓流動求解器
可以說，上述算法模塊已經形成了一個小型的“生態系統”，如果我們再加上翼面升力和阻力計算，基本就可以實現：幾何造形設計、網格生成、CFD計算、冰形計算
2026更新簡介
講師簡介：
姚翔 | Ansys 高級應用工程師
主題簡介：主要介紹Ansys CFD 2026最新版本在電動垂直起降飛行器(eVTOL)產品解決方案中的重要提升，包括：全新Fluids One一體化仿真流程、快速八叉樹網格功能、GPU加速求解及后處理功能的應用案例，基于全面提升后的Morph優化方法進行旋翼氣動及噪聲優化應用案例，FENSAP飛行器聯合旋翼結冰防冰解決方案等
2026更新簡介
講師簡介：
姚翔 | Ansys 高級應用工程師
主題簡介：主要介紹Ansys CFD 2026最新版本在電動垂直起降飛行器(eVTOL)產品解決方案的重要提升，包括：全新Fluids One一體化仿真流程、快速八叉樹網格功能、GPU加速求解及后處理功能的應用案例，基于全面提升后的Morph優化方法進行旋翼氣動及噪聲優化應用案例，FENSAP飛行器聯合旋翼結冰防冰解決方案等
時間：4月15日（星期三），16:00-17:00
內容簡介：
本次Webinar主要介紹Ansys CFD 2026最新版本在電動垂直起降飛行器(eVTOL)產品解決方案中較前期版本的重要提升，包括：全新Fluids One一體化仿真流程、快速八叉樹網格功能、GPU加速求解及后處理功能的應用案例，基于全面提升后的Morph優化方法進行旋翼氣動及噪聲優化應用案例，FENSAP飛行器聯合旋翼結冰防冰解決方案等
Ansys eVTOL總體解決方案2026更新簡介
主題簡介：本次Webinar主要介紹Ansys CFD 2026最新版本在電動垂直起降飛行器(eVTOL)產品解決方案中較前期版本的重要提升，包括：全新Fluids One一體化仿真流程、快速八叉樹網格功能、GPU加速求解及后處理功能的應用案例，基于全面提升后的Morph優化方法進行旋翼氣動及噪聲優化應用案例，FENSAP飛行器聯合旋翼結冰防冰解決方案等
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關鍵詞：CFD，有限元，三角形單元，罰函數，粘性流動
最近工作室有流體有限元求解器的開發需求，我在前面講飛機結冰的文章提到過，差不多10年前瞎搗鼓過這個東西。
好多東西都記不清了，先從一些簡單的流動模型入手，做一些恢復性訓練。考慮到我是結構力學出身，在進行流體有限元開發的時候，我會代入結構有限元的視角進行分析。
結冰傳感器是一種用于檢測物體表面結冰厚度的電子設備，主要應用于航空、電力設施及建筑安全監測等領域。該設備通過將結冰信號轉換為電學信號進行實時監測，涵蓋微波、電容、超聲波、紅外光學等多種檢測技術，可部署于飛機機翼、輸電線路、風力發電機葉片等場景。
在這里，傳統充電方式的脆弱性暴露無遺：接觸點結冰導致無法導通，高溫加劇電極氧化，粉塵與濕氣引發短路風險……能源補給的不穩定，成為了無人叉車在這些場景推廣的最大攔路虎。
真正的工業級設備，必須在任何環境下都值得信賴。 魯渝能源深諳此道，其打造的全環境自適應無人叉車無線充電解決方案，從設計之初就以“全域作戰”為目標，確保能量補給環節如設備本體一樣堅韌可靠。
基于結冰機理形成抗結冰結構與毛細設計，可在保障性能的前提下，降低結冰風險。
