La acumulación de hielo en las alas de los aviones es un factor común que contribuye a los accidentes de aviación. La mayoría de los modelos existentes se centran en el hielo que se congela como una película delgada en el perfil o inmediatamente después de que impacta el ala. Los investigadores han anunciado un nuevo modelo, que representauna combinación de estas formas, que esperan derretirán nuestro malentendido de la acumulación de hielo.
Un equipo de la Universidad de Nottingham utilizó una simulación que combina observaciones experimentales e in situ para caracterizar el hielo en un espectro entre el hielo de escarcha que se forma a partir del vapor de agua y el hielo glaseado que se forma a partir de gotas de agua sobreenfriadas. Su trabajo se basa en modelos existentes medianteintroduciendo un nuevo parámetro que explica los cambios en las características de adhesión. Su artículo, publicado en Física de fluidos , de AIP Publishing, proporciona un modelo para cuatro etapas de formación de hielo en las alas de los aviones. Notablemente, los autores amplían el código ICECREMO modelado de acumulación de hielo disponible comercialmente para incluir una nueva definición de hielo mixto.
"Hasta ahora, ha habido una falta de trabajo realizado en la investigación de hielo mixto", dijo Zaid Ayaz Janjua, autor del artículo. "Nuestro trabajo ayudará a informar la investigación sobre nanorevestimientos térmicamente activos para aviones para combatir la formación de hielo."
La mayoría de los modelos consideran dos formas: hielo glaseado y hielo de escarcha. El hielo glaseado es liso y transparente como el vidrio, mientras que el hielo de escarcha es irregular y opaco.
"Se puede pensar en el hielo de escarcha como el tipo de hielo que fácilmente podría raspar de las paredes de su congelador, mientras que el hielo glaseado se parece más al hielo en cubitos de hielo", dijo Janjua.
El grupo introdujo una fracción de congelación para describir la proporción de gotitas sobreenfriadas que se congelan en el impacto. La mezcla de hielo tiene las características de adhesión del hielo glaseado cuando esta fracción es cero. Verificaron la fracción con datos experimentales previos sobre cómo la altura acumuladael hielo afecta la acumulación de hielo de escarcha con el tiempo.
Luego, modelaron las etapas de acumulación de hielo en la superficie de sustentación. A medida que el hielo de escarcha cubre el ala, menos hielo se congela en el impacto porque el hielo de escarcha es un conductor térmico más pobre que los materiales de los aviones. Como resultado, el hielo glaseado forma una mezcla de hielo en el alaA medida que este hielo mixto se espesa y la velocidad de conducción disminuye, comienza a aparecer una película de agua hasta que el hielo adquiere un perfil predominantemente de esmalte.
"Para un conjunto particular de condiciones atmosféricas, puede tener alturas de hielo muy diferentes, lo que influiría en gran medida en la cantidad de energía necesaria para eliminar el hielo o incluso las herramientas que podría seleccionar para lograr eso", dijo Janjua.
Janjua dijo que espera que el trabajo futuro mire más allá de la altura del hielo e investigue cómo el hielo se acumula en dos dimensiones a través de una superficie de sustentación. Se requiere más trabajo para relacionar la fracción de congelación con otros parámetros del hielo, como la fracción de empaque. La acumulación de hielo afecta a un amplio espectrogama de otras aplicaciones de ingeniería, incluidos cables de alimentación, mástiles de radio y turbinas eólicas, que Janjua está buscando estudiar a continuación.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionados por Instituto Americano de Física . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
Referencia del diario :
Cita esta página :