L'accumulo di ghiaccio sulle ali degli aerei è un fattore comune che contribuisce agli incidenti aerei. La maggior parte dei modelli esistenti si concentra sul ghiaccio che si congela come un film sottile sul profilo aerodinamico, o subito dopo l'impatto con l'ala. I ricercatori hanno annunciato un nuovo modello, tenendo conto di una combinazione di queste forme, che sperano possa sciogliere il nostro malinteso sull'accrescimento del ghiaccio.

Un team dell'Università di Nottingham ha utilizzato una simulazione che abbina le osservazioni sperimentali e in situ per caratterizzare il ghiaccio su uno spettro tra ghiaccio di brina che si forma dal vapore acqueo e ghiaccio glassato che si forma da goccioline d'acqua super raffreddate. Il loro lavoro si basa su modelli esistenti introducendo un nuovo parametro che tiene conto dei cambiamenti nelle caratteristiche di adesione. La loro carta, pubblicato in Fisica dei fluidi , fornisce un modello per quattro fasi di formazione del ghiaccio sulle ali degli aerei. In particolare, gli autori espandono il codice disponibile in commercio ICECREMO (ice accretion modeling) per includere una nuova definizione di ghiaccio misto.

"Fino ad ora, c'è stata una mancanza di lavoro condotto sulla ricerca del ghiaccio misto, " ha detto Zaid Ayaz Janjua, un autore sulla carta. "Il nostro lavoro aiuterà a informare la ricerca sui nanorivestimenti termicamente attivi per gli aerei per combattere la formazione di ghiaccio".

La maggior parte dei modelli considera due forme:ghiaccio glassato e ghiaccio rime. La glassa di ghiaccio è liscia ed è chiara come il vetro, mentre il ghiaccio di brina è irregolare e opaco.

"Puoi pensare al ghiaccio di brina come al tipo di ghiaccio che potresti facilmente raschiare dalle pareti del tuo congelatore, considerando che il ghiaccio glassato è più simile al ghiaccio a cubetti, " ha detto Janjua.

Il gruppo ha introdotto una frazione di congelamento per descrivere la proporzione di goccioline super raffreddate che si congelano all'impatto. La miscela di ghiaccio ha le caratteristiche di adesione del ghiaccio glassato quando questa frazione è zero. Hanno verificato la frazione con dati sperimentali precedenti su come l'altezza del ghiaccio accumulato influenza l'accrescimento del ghiaccio di brina nel tempo.

Quindi, hanno modellato le fasi di accrescimento del ghiaccio aerodinamico. Come il ghiaccio di brina copre l'ala, meno ghiaccio si congela all'impatto perché il ghiaccio di brina è un conduttore termico più scadente rispetto ai materiali degli aerei. Di conseguenza, glassa di ghiaccio forma una miscela di ghiaccio sull'ala. Man mano che questo ghiaccio misto diventa più spesso e la velocità di conduzione diminuisce, inizia a formarsi una patina d'acqua fino a quando il ghiaccio non assume un profilo prevalentemente glassato.

"Per un particolare insieme di condizioni atmosferiche, puoi avere altezze di ghiaccio molto diverse, che influenzerebbe notevolmente la quantità di energia necessaria per rimuovere il ghiaccio o anche gli strumenti che potresti selezionare per ottenere ciò, " ha detto Janjua.

Janjua ha detto che spera che il lavoro futuro guarderà oltre l'altezza del ghiaccio e indagherà su come il ghiaccio si accumula bidimensionalmente attraverso un profilo aerodinamico. È necessario un ulteriore lavoro per mettere in relazione la frazione di congelamento con altri parametri del ghiaccio, come la frazione di imballaggio. L'accrescimento del ghiaccio interessa una vasta gamma di altre applicazioni ingegneristiche, compresi i cavi di alimentazione, antenne radio e turbine eoliche, che Janjua sta cercando di studiare dopo.