항공기 결빙 형상을 정확히 예측하는 것은 비행 운영 안정성을 확보하는데 중요하다. 항공기 결빙 현상에는 다양한 단위를 갖는 변수들이 관여하므로, 초기 수치해석 도구를 개발할 때에는 수치적 효율성을 고려하고자 하였다. 이러한 변수들간의 단위 차이를 해결하기 위해서 일반적인 항공기 결빙 해석 코드들은 준정상 가정을 도입하였다. 해당 방법은 각 변수들에 대해 정상상태 해와 멀티샷 방법을 사용하였다. 해당 방법은 수치적인 효율성을 달성하였으나, 결빙 해석의 정확성에 영향을 줄 수 있는 비정상 특성을 일부 고려하지 못하였다. 이러한 비정상 특성은 항공기와 같이 움직이는 물체의 공기역학적 비정상성을 모델링하는 것과 표면에서의 미세한 표면 거칠기 변화를 포함한다. 이전의 연구에서는 결빙 해석 코드의 정확도와 적용 범위를 올리기 위하여 해당 문제들을 해결하기 위해 노력하였다.
본 연구는 준비정상 가정을 통해 항공기 결빙에서 나타날 수 있는 비정상과 관련된 문제들을 완화하고자 하였다. 준비정상 해석은 유동과 공기 중의 액적 및 표면에서의 수막 방정식을 동시에 해석하므로 결빙 과정 중 나타날 수 있는 비정상 특성을 고려할 수 있다. 준비정상 해석 방법을 기반으로 진동하는 익형에 대하여 항공기 결빙 해석을 진행하였다. 진동하는 익형의 움직임을 고려하기 위해서 동적 격자 방법을 사용하였다. 해당 연구는 또한 결빙 형상 예측의 정확도를 위해, 거칠기 분포 모델과 난류 천이를 고려할 수 있는 새로운 모델을 제시하였다. 해당 모델은 거칠기 증폭 변수와 난류 천이 모델을 통해 거칠기와 경계층 사이의 상호 작용을 보몄다.
준 비정상 해석은 기존의 수치 해석 연구와 비교했을때 결빙 형상을 더 정확하게 예측하였다. 본 연구에서는 준 비정상 해석방법이 물체의 움직임에 따른 비정상 특성이 액적의 수집 효율과 표면의 대류 열전달에 미치는 영향을 보였으며, 기존의 준 정상 해석방법과 같이 진동하는 익형에 대해서 거칠기 모델과 난류 천이 모델이 결빙 형상 예측의 정확도를 향상시킬수 있음을 보였다. 거칠기 분포와 거칠기 분포에 따른 대류 열전달 계수를 기존 해석 도구에서 사용된 난류모델과 비교를 통해 적용된 모델들을 검증하였다. 본 연구에서 제시된 개선된 모델들은 기존의 실험 결과들과 일치하는 것을 확인하였으며, 결빙 과정의 비정상 특성을 고려하는 것이 해석 정확도를 높일 수 있음을 보였다.