飞机地面除冰系统是保障冰雪天气民航飞行安全的重要装备,加热管是该系统的关键元件。为满足对高黏度除冰液的快速加热需求,提出一种新型双螺旋梯形槽管。建立以槽深h、上底宽m、底角θ为结构特征参数的异型管数学模型,采用多项式函数构建响应面近似模型,综合考虑结构参数对努塞尔数、阻力系数和综合评价指标的影响。利用非支配排序遗传算法进行多目标优化,筛选得到结构参数的Pareto最优解集。结果表明:当h∈[1. 06,1. 08]、m∈[0. 17,0. 33]和θ∈[84. 06,84. 75]时,努塞尔数提高了78. 7%,综合评价指标提高了60%~62%。优化后的异型管可实现除冰液的快速加热,有利于提高航班正点率。

运用Fluent软件对蒸发式冷凝器3种异型管——椭圆管、扭曲管及弹形管管束中强制对流空气进行了数值模拟，模拟的数据经Tecplot.10处理后直观地表征了3种异型管束中空气的速度场、压力场、温度场，并在此基础上对此3种异型管进行了实验研究。模拟分析得出的结论与实验研究的结果吻合甚好，表明了流线形设计的弹形管与椭圆管、扭曲管相比，不仅传热效率高，而且流动阻力小。