Numerical analysis of ice accretion on an airfoil: A case study

• Lucas Farabello ^[1] ; Ana Scarabino ^[1] ; Federico Bacchi ^[1]
  1. [1] Universidad Nacional de La Plata

     Universidad Nacional de La Plata

     Argentina

     
• Localización: Revista Facultad de Ingeniería: Universidad de Antioquia, ISSN-e 2422-2844, ISSN 0120-6230, Nº. 116, 2025, págs. 100-109
• Idioma: inglés
• Títulos paralelos:
  • Análisis numérico de formación de hielo sobre un perfil aerodinámico: un caso de estudio
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• Resumen
  • español

    La acumulación de hielo sobre las superficies del avión es un fenómeno que atenta contra la seguridad en vuelo, lo que ha motivado el estudio y desarrollo de distintos medios para prevenirla. Un problema frecuente que sufren las aeronaves es la acumulación de hielo en las alas al volar a través de nubes con microgotas superenfriadas. La forma y tamaño de las formaciones de hielo dependen esencialmente de la velocidad de vuelo, la temperatura del aire, la cantidad y tamaño de las microgotas presentes en la atmósfera y el tiempo de exposición a las condiciones de formación de hielo. En este trabajo, los modelos numéricos implementados en los softwares comerciales ANSYS CFD y Fensap Ice fueron validados contra resultados experimentales y luego aplicados al cómputo de formación de hielo en el perfil aerodinámico MS(1)-0313, utilizado en las alas del avión SAAB 340. Uno de estos aviones sufrió un accidente fatal en la Patagonia, Argentina el 18 de mayo de 2011. Los parámetros para la simulación se definieron con base en los reportes meteorológicos de ese día y el tipo de nubes presentes en el sitio y a la hora del accidente. El objetivo de este trabajo es aplicar el código Fensap-Ice para verificar la posibilidad de que la formación de hielo en las alas haya sido la causa del accidente. Los resultados del estudio confirman esta hipótesis como muy probable.

  • English

    The accumulation of ice on aircraft surfaces is known to endanger flight safety, which has driven the study and development of various methods to prevent this issue. A frequent problem aircrafts suffer is the ice accumulation on wings when flying across clouds with supercooled droplets. The shape and size of the ice accretion depend essentially on the flying speed, air temperature, number and size of microdroplets present in the atmosphere, and the exposure time to ice formation conditions. The numerical analysis of ice accretion involves differential equations for the resolution of the air velocity field, the transport of droplets, and their icing and melting. In this work, numerical models implemented in ANSYS CFD and Fensap-Ice codes are validated against experimental results and then applied to compute the ice formation on an MS(1)-0313 airfoil, used in a SAAB 340 wings, an aircraft that suffered a lethal accident in the Argentine Patagonia on May 18th, 2011. The simulation parameters were chosen based on meteorological reports of that day and the type of clouds that were present at the time of the accident. The goal of this work is to apply Fensap-Ice to verify whether icing on the wings could have been the cause of the accident. The results of this study confirm that the hypothesis is highly probable.