The object of research is the processes of hydroaerodynamics and heat and mass transfer that occur when icing the aerodynamic surfaces of aircraft during flight in adverse weather conditions. One of the problem areas in the development of software and methodological support that allows to simulate the icing processes, there are difficulties in the transition to solving the problem in three-dimensional formulation. As well as the presence of contradictions in existing methods in describing the physical picture and, accordingly, the thermodynamics of the process of ice growth.During the study, experimental and analytical methods were used to study the physical processes of ice growth on streamlined surfaces, based on a phased analysis of the interaction of supercooled droplets with the surface and their subsequent freezing at the wing edge. The proposed model of the process of ice growth is based on the use of the method of surface control volumes, based on the equations of continuity, conservation of momentum and energy. Based on the new experimental data obtained on the physics of icing, it is proposed to separate the processes of the formation of a bulk ice-water structure and subsequent complete freezing of this structure separately in the methodology for modeling ice growth. At the first stage of the fluid crystallization process, as part of the step on the icing time, the supercooled fluid contained in the droplets that fall on the streamlined surface passes into a state of thermodynamic equilibrium. That is, the latent heat of solidification released during the formation of an ice fraction in the ice-water structure will be equal to the internal heat required to heat the supercooled fluid from the temperature of the droplets to the temperature of the phase transition. At the second stage, the water contained in the ice-water structure will freeze due to heat loss by convection, evaporation, sublimation, thermal conductivity (minus the latent heat of solidification, kinetic and aerodynamic heating). It should be noted that the water that will freeze will also fetter the spatial ice structure. In this case, the method of successive approximations is applied to determine the direction of fluid movement along the streamlined surface.Compared with the well-known traditional methods, this approach makes it possible to take into account to a greater extent the real physical processes of icing of aerodynamic surfaces that are extremely complex for mathematical description.The results can be used to optimize the operation of anti-icing systems and determine ways to reduce energy costs during the operation of such systems.Объектом исследования являются процессы гидроаэродинамики и тепломассопереноса, происходящие при обледенении аэродинамических поверхностей летательных аппаратов во время полета в неблагоприятных метеорологических условиях. Одними из проблемных мест при разработке программно-методического обеспечения, позволяющего моделировать процессы обледенения, являются сложности при переходе к решению задачи в трехмерной постановке. А также наличие в существующих методиках противоречий при описании физической картины и, соответственно, термодинамики процесса нарастания льда.В ходе исследования использовались экспериментальные и аналитические методы исследования физических процессов нарастания льда на обтекаемых поверхностях, основанные на поэтапном анализе взаимодействия переохлажденных капель с поверхностью и их последующим замерзанием на кромке крыла. Предложенная модель процесса нарастания льда основана на использовании метода поверхностных контрольных объемов, базирующегося на уравнениях неразрывности, сохранения количества движения и энергии. На основе новых полученных экспериментальных данных о физике обледенения, в методике моделирования образования ледяных наростов предложено выделить отдельно процессы образования объемной структуры лед-вода и последующего полного замерзания этой структуры. На первом этапе процесса кристаллизации жидкости, в рамках шага по времени оледенения, переохлажденная жидкость, содержащаяся в каплях, которые выпадают на обтекаемую поверхность, переходит в состояние термодинамического равновесия. То есть скрытая теплота затвердевания, выделяющейся при образовании ледяной доли в структуре лед-вода, будет равна внутренний теплоте, необходимой для нагрева переохлажденной жидкости от температуры капелек до температуры фазового перехода. На втором этапе будет замерзать вода, содержащаяся в структуре лед-вода за счет тепловых потерь конвекцией, испарением, сублимацией, теплопроводностью (за минусом скрытой теплоты затвердевания, кинетического и аэродинамического нагрева). Необходимо отметить, что вода, которая замерзает, также будет сковывать и пространственную ледяную структуру. При этом, для определения направления перемещения жидкости вдоль обтекаемой поверхности был использован метод последовательных приближений. По сравнению с известными традиционными методиками такой подход позволяет в большей мере учитывать чрезвычайно сложные для математического описания реальные физические процессы обледенения аэродинамических поверхностей.Результаты работы могут быть использованы при оптимизации работы систем защиты от обледенения и определении путей снижения энергетических затрат при работе таких систем.Об'єктом дослідження є процеси гідроаеродинаміки і тепломасопереносу, що відбуваються при зледенінні аеродинамічних поверхонь літальних апаратів під час польоту в несприятливих метеорологічних умовах. Одними з проблемних місць при розробці програмно-методичного забезпечення, що дозволяє моделювати процеси зледеніння, є складності при переході до вирішення задачі в тривимірній постановці. А також наявність в існуючих методиках протиріч при описі фізичної картини і, відповідно, термодинаміки процесу наростання криги.В ході дослідження використовувалися експериментальні та аналітичні методи дослідження фізичних процесів наростання криги на обтічних поверхнях, засновані на поетапному аналізі взаємодії переохолоджених крапель з поверхнею і їх подальшим замерзанням на кромці крила. Запропонована модель процесу наростання криги заснована на використанні методу поверхневих контрольних об’ємів, що базується на рівняннях нерозривності, збереження кількості руху і енергії. На основі нових отриманих експериментальних даних про фізику обмерзання, в методиці моделювання наростання криги запропоновано виділити окремо процеси утворення об’ємної структури крига-вода і подальшого повного замерзання цієї структури. На першому етапі процесу кристалізації рідини, в рамках кроку за часом зледеніння, переохолоджена рідина, що міститься в краплях, які потрапляють на обтічну поверхню, переходить в стан термодинамічної рівноваги. Тобто прихована теплота затвердіння, що виділяється при утворенні крижаної долі в структурі крига-вода, буде дорівнювати внутрішній теплоті, необхідній для нагрівання переохолодженої рідини від температури крапельок до температури фазового переходу. На другому етапі буде замерзати вода, що міститься в структурі крига-вода за рахунок теплових втрат конвекцією, випаровуванням, сублімацією, теплопровідністю (за мінусом прихованої теплоти затвердіння, кінетичного і аеродинамічного нагріву). Необхідно зазначити, що вода, яка буде замерзати, також сковуватиме і просторову крижану структуру. При цьому для визначення напрямку переміщення рідини уздовж обтічної поверхні було застосовано метод послідовних наближень.У порівнянні з відомими традиційними методиками такий підхід дозволяє більшою мірою враховувати надзвичайно складні для математичного опису реальні фізичні процеси обмерзання аеродинамічних поверхонь.Результати роботи можуть бути використані при оптимізації роботи систем захисту від обмерзання і визначенні шляхів зниження енергетичних витрат при роботі таких систем
