本公开涉及航空飞行器领域，尤其涉及一种飞机部件结冰数据确定方法、装置、电子设备和存储介质。
背景技术：
1、飞机在飞行过程中受到过冷水滴的影响会发生结冰现象。结冰对飞机的安全性危害很大，主要影响机翼和发动机部件。飞机结冰后会产生三种不同类型的冰形，分别为霜冰、明冰和混合冰。结冰不仅会影响机翼和叶片的气动特性，甚至可能直接损坏飞机部件。因此，为了保证飞行过程的安全，需要提前对飞机各部件的结冰情况进行研究。
技术实现思路
1、有鉴于此，本公开提出了一种飞机部件结冰数据确定方法、装置、电子设备和存储介质，旨在对飞机中的部件结冰情况进行模拟，以进一步根据结冰数据提升飞机的安全性能。
2、根据本公开的第一方面，提供了一种飞机部件结冰数据确定方法，所述方法包括：
3、对目标飞机部件的三维结构模型的外部流场进行网格划分，得到多个部件网格；
4、确定所述三维结构模型的边界条件，以及每个所述部件网格中网格节点初始的流场属性信息以及水滴速度，所述边界条件中包括所述目标飞机部件边界的流场属性信息、水滴速度、湍流粘度和湍流热扩散率；
5、基于所述边界条件、所述流场属性信息和水滴速度，根据预设的时间步长以迭代的方式多次求解所述三维结构模型表面的结冰数据，所述结冰数据中包括每个所述部件网格对应的结冰厚度；
6、在每次迭代过程结束后，更新每个所述网格节点对应的流场属性信息和水滴速度，并根据所述结冰数据更新所述三维结构模型对应的部件网格对应的网格节点位置；
7、根据所述网格节点位置修正所述湍流扩散率和所述湍流粘度。
8、在一种可能的实现方式中，所述基于所述边界条件、所述流场属性信息和水滴速度，根据预设的时间步长以迭代的方式多次求解所述三维结构模型表面的结冰数据，包括：
9、以所述边界条件作为约束信息，根据所述流场属性信息对所述目标飞机部件所在的空气流场进行求解，更新每个所述网格节点对应的流场属性信息；
10、根据每个所述网格节点对应的流场属性信息和所述水滴速度进行水滴运动与撞击计算，得到对应的水滴体积分数和局部收集系数；
11、通过myers水膜模型基于每个所述网格节点对应的流场属性信息、水滴体积分数和局部收集系数，计算每个所述部件网格的结冰厚度，得到所述结冰数据。
12、在一种可能的实现方式中，所述流场属性信息包括对应网格节点的空气速度、空气压力和空气温度。
13、在一种可能的实现方式中，所述以所述边界条件作为约束信息，根据所述流场属性信息对所述目标飞机部件所在的空气流场进行求解，更新每个所述网格节点对应的流场属性信息，包括：
14、以所述边界条件作为约束信息，根据所述流场属性信息，由位于所述三维结构模型边缘的网格节点开始，以迭代的方式多次通过插值的方式依次向内求解每个所述网格节点对应的流场属性信息；
15、响应于两次迭代过程的求解得到流场属性信息的差异满足预设条件，确定当前的流场属性信息为所述网格节点对应的流场属性信息。
16、在一种可能的实现方式中，每个所述网格节点对应的流场属性信息通过求解雷诺平均的三维navier-stokes方程组得到；
17、所述方程组包括连续方程动量方程和能量方程其中，ρ为空气密度，u为空气速度，x为网格节点的长度坐标，t为时间，p为空气压力，τ为根据空气压力的偏导数计算得到的剪切应力，e′为根据空气温度计算得到的能量，l为根据空气温度计算得到的焓，q是预设的内热源大小，每个所述物理量的下标i和j为哑指标，分别在1，2和3内遍历取值，表示对应的物理量在三个坐标上的分量大小。
18、在一种可能的实现方式中，所述根据每个所述网格节点对应的流场属性信息和所述水滴速度进行水滴运动与撞击计算，得到对应的水滴体积分数和局部收集系数，包括：
19、根据每个所述网格节点的水滴速度和所述流场属性信息中对应的空气速度，计算在所述网格节点空气对水滴的作用力；
20、根据所述作用力求解液滴运动的控制方程，得到每个所述网格节点的水滴体积分数和更新后的水滴速度；
21、根据所述水滴速度和所述水滴体积分数计算局部收集系数。
22、在一种可能的实现方式中，所述通过myers水膜模型基于每个所述网格节点对应的流场属性信息、水滴体积分数和局部收集系数，计算每个所述部件网格的结冰厚度，得到所述结冰数据，包括：
23、根据历史迭代过程对应的结冰数据，确定每个所述部件网格的历史结冰厚度；
24、根据所述水滴体积分数和所述局部收集系数计算每个所述部件网格的液滴撞击量；
25、根据每个所述部件网格对应的所述历史结冰厚度、所述液滴撞击量、前一次迭代过程计算得到的水膜厚度，以及包括的每个所述网格节点的流场属性信息计算所述部件网格本次迭代过程的结冰厚度；
26、根据本次迭代过程中每个所述部件网格的结冰厚度确定对应的结冰数据；
27、根据所述液滴撞击量、当前迭代过程对应的结冰厚度和历史结冰厚度，计算本次迭代过程对应的水膜厚度。
28、在一种可能的实现方式中，所述根据所述水滴体积分数和所述局部收集系数计算每个所述部件网格的液滴撞击量包括：
29、根据包括的网格节点的水滴体积分数和局部收集系数，计算每个所述部件网格的水滴体积分数和局部收集系数；
30、根据公式mimp＝α·β·u∞计算每个所述部件网格对应的液滴撞击量，其中α为所述部件网格对应的水滴体积分数，β为所述部件网格对应的局部收集系数，u∞是预设的液滴来流速度。
31、在一种可能的实现方式中，所述根据每个所述部件网格对应的所述历史结冰厚度、所述液滴撞击量、前一次迭代过程计算得到的水膜厚度，以及包括的每个所述网格节点的流场属性信息计算所述部件网格本次迭代过程的结冰厚度，包括：
32、根据包括的网格节点的流场属性信息，计算每个所述部件网格的流场属性信息；
33、根据公式计算每个所述部件网格本次迭代过程的结冰厚度，其中，为当前迭代过程所述部件网格的结冰厚度；为所述部件网格对应的历史结冰厚度；为前一次迭代过程计算得到的水膜厚度；λw为水的导热系数；ρi为冰的密度；lf为冰的融化潜热，h为预设的表面对流换热系数，tf为预设的壁面温度，ta为所述网格节点的对应的空气温度，t∞为预设的液滴来流温度，cp为预设的定压比热，u∞为预设的液滴来流速度；δt为预设的时间步长，mimp为所述液滴撞击量。
34、在一种可能的实现方式中，所述根据所述液滴撞击量、当前迭代过程对应的结冰厚度和历史结冰厚度，计算本次迭代过程对应的水膜厚度，包括：
35、根据公式和公式分别计算每个所述部件网格对应的水膜平均速度，其中，为x方向的水膜平均速度，为y方向的水膜平均速度，hw为所述部件网格前一次迭代过程对应的水膜厚度，τax为预设的剪切应力在x方向的分量，τay为预设的剪切应力在y方向的分量，δpa为根据对应的流场属性信息计算的相邻部件网格之间的空气压力差，δx相邻部件网格之间的x方向距离差，δy为相邻部件网格之间的y方向距离差，gx为重力在x方向的分量，gy为重力在y方向的分量，μ为预设的粘性系数；
36、根据连续方程计算每个所述部件网格本次迭代过程对应的水膜厚度，其中，为x方向的水膜平均速度，为y方向的水膜平均速度，δx相邻部件网格之间的x方向距离差，δy为相邻部件网格之间的y方向距离差，ρi为冰的密度，ρw为水的密度，mimp为所述部件网格对应的液滴撞击量，为前一次迭代过程计算得到的水膜厚度，为当前迭代过程计算得到的水膜厚度。
37、在一种可能的实现方式中，所述根据所述结冰数据更新所述三维结构模型对应的部件网格对应的网格节点位置，包括：
38、根据每个所述网格节点周围的部件网格对应的结冰厚度，计算每个所述网格节点的形变；
39、根据每个所述网格节点的形变更新网格节点位置。
40、在一种可能的实现方式中，所述根据所述网格节点位置修正所述湍流扩散率和所述湍流粘度，包括：
41、根据公式修正所述湍流粘度vt，其中，v为预设的运动粘性系数，e和k为值预设的常参数，y+＝u*·y/υ为壁面距离，为摩擦速度，根据预设的湍流粘度中间系数cmu和常参数k计算得到，y为更新后的网格节点位置与壁面的距离；
42、根据公式修正所述湍流扩散率αt，其中，νt为所述湍流粘度，ρ′为预设的湍流密度，prt为预设的湍流普朗特数，τ为剪切应力，stk＝1.42·(ks+)-0.45·pr-0.8，ks+＝u*·ks·υ为修正后的粗糙度系数，为摩擦速度，根据预设的湍流粘度中间系数cmu和常参数k计算得到，pr为预设的普朗特数，ν为预设的运动粘性系数，ubl为预设的边界层内速度。
43、根据本公开的第二方面，飞机部件结冰数据确定装置，所述装置包括：
44、网格划分模块，用于对目标飞机部件的三维结构模型的外部流场进行网格划分，得到多个部件网格；
45、信息确定模块，用于确定所述三维结构模型的边界条件，以及每个所述部件网格中网格节点初始的流场属性信息以及水滴速度，所述边界条件中包括所述目标飞机部件边界的流场属性信息、水滴速度、湍流粘度和湍流热扩散率；
46、结冰数据求解模块，用于基于所述边界条件、所述流场属性信息和水滴速度，根据预设的时间步长以迭代的方式多次求解所述三维结构模型表面的结冰数据，所述结冰数据中包括每个所述部件网格对应的结冰厚度；
47、网格更新模块，用于在每次迭代过程结束后，更新每个所述网格节点对应的流场属性信息和水滴速度，并根据所述结冰数据更新所述三维结构模型对应的部件网格对应的网格节点位置；
48、边界条件更新模块，用于根据所述网格节点位置修正所述湍流扩散率和所述湍流粘度。
49、在一种可能的实现方式中，所述结冰数据求解模块，进一步用于：
50、以所述边界条件作为约束信息，根据所述流场属性信息对所述目标飞机部件所在的空气流场进行求解，更新每个所述网格节点对应的流场属性信息；
51、根据每个所述网格节点对应的流场属性信息和所述水滴速度进行水滴运动与撞击计算，得到对应的水滴体积分数和局部收集系数；
52、通过myers水膜模型基于每个所述网格节点对应的流场属性信息、水滴体积分数和局部收集系数，计算每个所述部件网格的结冰厚度，得到所述结冰数据。
53、在一种可能的实现方式中，所述流场属性信息包括对应网格节点的空气速度、空气压力和空气温度。
54、在一种可能的实现方式中，所述结冰数据求解模块，进一步用于：
55、以所述边界条件作为约束信息，根据所述流场属性信息，由位于所述三维结构模型边缘的网格节点开始，以迭代的方式多次通过插值的方式依次向内求解每个所述网格节点对应的流场属性信息；
56、响应于两次迭代过程的求解得到流场属性信息的差异满足预设条件，确定当前的流场属性信息为所述网格节点对应的流场属性信息。
57、在一种可能的实现方式中，每个所述网格节点对应的流场属性信息通过求解雷诺平均的三维navier-stokes方程组得到；
58、所述方程组包括连续方程动量方程和能量方程其中，ρ为空气密度，u为空气速度，x为网格节点的长度坐标，t为时间，p为空气压力，τ为根据空气压力的偏导数计算得到的剪切应力，e′为根据空气温度计算得到的能量，l为根据空气温度计算得到的焓，q是预设的内热源大小，每个所述物理量的下标i和j为哑指标，分别在1，2和3内遍历取值，表示对应的物理量在三个坐标上的分量大小。
59、在一种可能的实现方式中，所述结冰数据求解模块，进一步用于：
60、根据每个所述网格节点的水滴速度和所述流场属性信息中对应的空气速度，计算在所述网格节点空气对水滴的作用力；
61、根据所述作用力求解液滴运动的控制方程，得到每个所述网格节点的水滴体积分数和更新后的水滴速度；
62、根据所述水滴速度和所述水滴体积分数计算局部收集系数。
63、在一种可能的实现方式中，所述结冰数据求解模块，进一步用于：
64、根据历史迭代过程对应的结冰数据，确定每个所述部件网格的历史结冰厚度；
65、根据所述水滴体积分数和所述局部收集系数计算每个所述部件网格的液滴撞击量；
66、根据每个所述部件网格对应的所述历史结冰厚度、所述液滴撞击量、前一次迭代过程计算得到的水膜厚度，以及包括的每个所述网格节点的流场属性信息计算所述部件网格本次迭代过程的结冰厚度；
67、根据本次迭代过程中每个所述部件网格的结冰厚度确定对应的结冰数据；
68、根据所述液滴撞击量、当前迭代过程对应的结冰厚度和历史结冰厚度，计算本次迭代过程对应的水膜厚度。
69、在一种可能的实现方式中，所述结冰数据求解模块，进一步用于：
70、根据包括的网格节点的水滴体积分数和局部收集系数，计算每个所述部件网格的水滴体积分数和局部收集系数；
71、根据公式mimp＝α·β·u∞计算每个所述部件网格对应的液滴撞击量，其中α为所述部件网格对应的水滴体积分数，β为所述部件网格对应的局部收集系数，u∞是预设的液滴来流速度。
72、在一种可能的实现方式中，所述结冰数据求解模块，进一步用于：
73、根据包括的网格节点的流场属性信息，计算每个所述部件网格的流场属性信息；
74、根据公式计算每个所述部件网格本次迭代过程的结冰厚度，其中，为当前迭代过程所述部件网格的结冰厚度；为所述部件网格对应的历史结冰厚度；为前一次迭代过程计算得到的水膜厚度；λw为水的导热系数；ρi为冰的密度；lf为冰的融化潜热，h为预设的表面对流换热系数，tf为预设的壁面温度，ta为所述网格节点的对应的空气温度，t∞为预设的液滴来流温度，cp为预设的定压比热，u∞为预设的液滴来流速度；δt为预设的时间步长，mimp为所述液滴撞击量。
75、在一种可能的实现方式中，所述结冰数据求解模块，进一步用于：
76、根据公式和公式分别计算每个所述部件网格对应的水膜平均速度，其中，为x方向的水膜平均速度，为y方向的水膜平均速度，hw为所述部件网格前一次迭代过程对应的水膜厚度，τax为预设的剪切应力在x方向的分量，τay为预设的剪切应力在y方向的分量，δpa为根据对应的流场属性信息计算的相邻部件网格之间的空气压力差，δx相邻部件网格之间的x方向距离差，δy为相邻部件网格之间的y方向距离差，gx为重力在x方向的分量，gy为重力在y方向的分量，μ为预设的粘性系数；
77、根据连续方程计算每个所述部件网格本次迭代过程对应的水膜厚度，其中，为x方向的水膜平均速度，为y方向的水膜平均速度，δx相邻部件网格之间的x方向距离差，δy为相邻部件网格之间的y方向距离差，ρi为冰的密度，ρw为水的密度，mimp为所述部件网格对应的液滴撞击量，为前一次迭代过程计算得到的水膜厚度，为当前迭代过程计算得到的水膜厚度。
78、在一种可能的实现方式中，所述网格更新模块，进一步用于：
79、根据每个所述网格节点周围的部件网格对应的结冰厚度，计算每个所述网格节点的形变；
80、根据每个所述网格节点的形变更新网格节点位置。
81、在一种可能的实现方式中，所述边界条件更新模块，进一步用于：
82、根据公式修正所述湍流粘度vt，其中，v为预设的运动粘性系数，e和k为值预设的常参数，y+＝u*·y/υ为壁面距离，为摩擦速度，根据预设的湍流粘度中间系数cmu和常参数k计算得到，y为更新后的网格节点位置与壁面的距离；
83、根据公式修正所述湍流扩散率αt，其中，vt为所述湍流粘度，ρ′为预设的湍流密度，prt为预设的湍流普朗特数，τ为剪切应力，stk＝1.42·(ks+)-0.45·pr-0.8，ks+＝u*·ks·υ为修正后的粗糙度系数，为摩擦速度，根据预设的湍流粘度中间系数cmu和常参数k计算得到，pr为预设的普朗特数，v为预设的运动粘性系数，ubl为预设的边界层内速度。
84、根据本公开的第三方面，提供了一种电子设备，包括：处理器；用于存储处理器可执行指令的存储器；其中，所述处理器被配置为在执行所述存储器存储的指令时，实现上述方法。
85、根据本公开的第四方面，提供了一种非易失性计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序指令，其中，所述计算机程序指令被处理器执行时实现上述方法。
86、根据本公开的第五方面，提供了一种计算机程序产品，包括计算机可读代码，或者承载有计算机可读代码的非易失性计算机可读存储介质，当所述计算机可读代码在电子设备的处理器中运行时，所述电子设备中的处理器执行上述方法。
87、在本公开实施例中，对目标飞机部件的三维结构模型的外部流场进行网格划分得到多个部件网格。确定三维结构模型的边界条件，以及每个部件网格中网格节点初始的流场属性信息以及水滴速度。基于边界条件、流场属性信息和水滴速度，根据预设的时间步长以迭代的方式多次求解三维结构模型表面的结冰数据。并在每次迭代过程结束后，更新每个网格节点的流场属性信息和水滴速度以及网格节点位置。根据更新后网格节点位置修正边界条件中湍流扩散率和湍流粘度。本公开基于时间步长迭代进行飞机部件的结冰试验，得到随时间变化的结冰情况，并在每次迭代后根据时间调节边界条件，保证了模拟结果准确性。
88、根据下面参考附图对示例性实施例的详细说明，本公开的其它特征及方面将变得清楚。
1.一种飞机部件结冰数据确定方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述边界条件、所述流场属性信息和水滴速度，根据预设的时间步长以迭代的方式多次求解所述三维结构模型表面的结冰数据，包括：
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述流场属性信息包括对应网格节点的空气速度、空气压力和空气温度。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述以所述边界条件作为约束信息，根据所述流场属性信息对所述目标飞机部件所在的空气流场进行求解，更新每个所述网格节点对应的流场属性信息，包括：
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，每个所述网格节点对应的流场属性信息通过求解雷诺平均的三维navier-stokes方程组得到；
6.根据权利要求2-5中任意一项所述的方法，其特征在于，所述根据每个所述网格节点对应的流场属性信息和所述水滴速度进行水滴运动与撞击计算，得到对应的水滴体积分数和局部收集系数，包括：
7.根据权利要求2-6中任意一项所述的方法，其特征在于，所述通过myers水膜模型基于每个所述网格节点对应的流场属性信息、水滴体积分数和局部收集系数，计算每个所述部件网格的结冰厚度，得到所述结冰数据，包括：
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述根据所述水滴体积分数和所述局部收集系数计算每个所述部件网格的液滴撞击量包括：
9.根据权利要求7或8所述的方法，其特征在于，所述根据每个所述部件网格对应的所述历史结冰厚度、所述液滴撞击量、前一次迭代过程计算得到的水膜厚度，以及包括的每个所述网格节点的流场属性信息计算所述部件网格本次迭代过程的结冰厚度，包括：
10.根据权利要求7-9中任意一项所述的方法，其特征在于，所述根据所述液滴撞击量、当前迭代过程对应的结冰厚度和历史结冰厚度，计算本次迭代过程对应的水膜厚度，包括：
11.根据权利要求1-10中任意一项所述的方法，其特征在于，所述根据所述结冰数据更新所述三维结构模型对应的部件网格对应的网格节点位置，包括：
12.根据权利要求1-11中任意一项所述的方法，其特征在于，所述根据所述网格节点位置修正所述湍流扩散率和所述湍流粘度，包括：
13.一种飞机部件结冰数据确定装置，其特征在于，所述装置包括：
14.一种电子设备，其特征在于，包括：
15.一种非易失性计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序指令，其特征在于，所述计算机程序指令被处理器执行时实现权利要求1至12中任意一项所述的方法。
