​La formazione di ghiaccio in volo rappresenta un aspetto safety-critical  nella progettazione di aeromobili. Si tratta di un fenomeno fisico complesso ed estremamente difficile da replicare per mezzo di prove sperimentali, che risultano pertanto costose. Recenti modifiche normative e l’attenzione del settore verso i rischi presentati da cristalli di ghiaccio ad alta quota e gocce di acqua sottoraffreddata di grandi dimensioni (Supercooled Large Droplet, SLD) hanno posto ulteriori sfide al processo di progettazione e ai tempi di immissione in commercio di nuovi aeromobili e tecnologie.

Novità: Previsione accurata del distacco di ghiaccio

Un sofisticato solutore strutturale risolve accuratamente la rottura e le masse di ghiaccio in distacco causati da forze aerodinamiche o rotazionali. Questa nuova capacità può essere usata per le palette dei propulsori, le eliche, ed i rotori degli elicotteri. Per i componenti rotanti, il distacco del ghiaccio può causare squilibrio, danni a valle o anche contaminazioni in un combustore.

Accrescimento di ghiaccio e successiva rottura e distacco sulle palette dei propulsori di un aeromobile.

Novità: Supporto simulazione anti-ghiaccio in CFX

CFX può ora essere usato per valutare accuratamente le prestazioni di sistemi anti-ghiaccio in analisi di trasferimento di calore coniugato (Conjugate Heat Transfer, CHT).

Gli aeromobili commerciali viaggiano ad altitudini dove i fenomeni meteorologici avversi come le nuvole favorevoli alla formazione di ghiaccio, sono rari e possono essere generalmente evitati. Ma durante il decollo e l’atterraggio potrebbero non essere in grado di evitare il passaggio attraverso strati atmosferici con condizioni di volo avverse nel peggior momento possibile: a basse velocità e ad elevati angoli d’incidenza, quando anche una minima quantità di ghiaccio formato può radicalmente peggiorare le prestazioni aerodinamiche attentamente ottimizzate delle ali e delle superfici di controllo. Gli aeromobili commerciali sono quindi dotati di sistemi di protezione contro il ghiaccio e devono essere certificati per volare sicuri in condizioni di ghiaccio note.

Ansys FENSAP-ICE è un software di simulazione tridimensionale all’avanguardia per la progettazione dei sistemi di protezione contro il ghiaccio in volo, e la loro certificazione. Tiene in conto tutti e cinque i maggiori aspetti della formazione di ghiaccio in volo:

  1. Flusso d’aria
  2. Impatto delle gocciole e dei cristalli di ghiaccio
  3. Crescita del ghiaccio formato
  4. Peggioramento delle prestazioni aerodinamiche
  5. Carichi termici anti-ghiaccio e di sghiacciamento

FENSAP-ICE è compatibile con i generatori di mesh basati sui CAD più diffusi così che possa riusare spesso le mesh già prodotte per gli studi aerodinamici. Non avendo limitazioni geometriche significative, è applicabile a velivoli sia ad ala fissa, sia basculante, a droni, motori a reazione, carlinghe, sonde, rilevatori ed altri sistemi installati. OptiGrid è uno strumento di ottimizzazione della mesh anisotropico che viene incluso per ottenere facilmente risultati di alta qualità indipendenti dall’utente e dalla mesh.

Capabilities

  • Concrezione di ghiaccio

    Calcolate le forme e la ruvidità delle distribuzioni della gelata, della brina, o della concrezione di ghiaccio di tipo misto sulle superfici degli aeromobili dalle ali alle sonde dei dati dell’aria.

  • Analisi della sanzione per le prestazioni aerodinamiche

    Valutate gli effetti avversi della concrezione di ghiaccio sulle superfici degli aeromobili, sulle perdite nel rapporto portanza-resistenza, sull’aumento del blocco di schermi e passaggi del motore e molto altro ancora.

  • Cristalli di ghiaccio e gocce di acqua soprafusa di grandi dimensioni

    FENSAP-ICE modella le gocce di acqua soprafusa di grandi dimensioni e i cristalli di ghiaccio irregolari in conformità ai requisiti delle schede di certificazione della formazione di ghiaccio nell’Appendice O e nell’Appendice D.

  • Formazione di ghiaccio nei macchinari a turbina

    FENSAP-ICE prevede la concrezione di ghiaccio dovuta a gocce e l’assimilazione di cristalli di ghiaccio nel percorso del gas dei compressori del motore a turboventola.

  • Analisi del sistema di protezione contro il ghiaccio

    Valutate le prestazioni dell’IPS (Ice Protection System [sistema di protezione contro il ghiaccio]) elettrotermico e dello sfogo dell’aria per assicurarvi la protezione contro le condizioni di ghiaccio in volo avverse.

  • Ottimizzazione della mesh con OptiGrid

    OptiGrid fornisce l’ottimizzazione della mesh anisotropica basata sulla soluzione per simulazioni CFD (Computational Fluid Dynamics [fluidodinamica computazionale]) ad alta precisione su griglie ibride destrutturate al minor costo di calcolo possibile.