有限空间竖直壁面的结冰特性

doi:10.7527/S1000-6893.2023.29294

结冰与防除冰

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有限空间竖直壁面的结冰特性

陈方备¹, 戴铮¹^,², 崔燚², 吴健¹()

^1.哈尔滨工业大学能源科学与工程学院，哈尔滨 150001
^2.上海飞机设计研究院，上海 201210

收稿日期:2023-07-10 修回日期:2023-07-16 接受日期:2023-08-07 出版日期:2023-09-07 发布日期:2023-09-06
通讯作者: 吴健 E-mail:jian.wu@hit.edu.cn
基金资助:
上海飞机设计研究院设计试验验证能力建设项目;国家自然科学基金(12172110)

Icing characteristics of vertical test object in limited space

Fangbei CHEN¹, Zheng DAI¹^,², Yi CUI², Jian WU¹()

^1.School of Energy Science and Engineering，Harbin Institute of Technology，Harbin 150001，China
^2.Shanghai Aircraft Design and Research Institute，Shanghai 201210，China

Received:2023-07-10 Revised:2023-07-16 Accepted:2023-08-07 Online:2023-09-07 Published:2023-09-06
Contact: Jian WU E-mail:jian.wu@hit.edu.cn
Supported by:
Shanghai Aircraft Design and Research Institute Design Test Verification Capacity Building Project;National Natural Science Foundation of China(12172110)

摘要/Abstract

摘要：

基于工程项目的实际需求，探究了如何在竖直实验件表面获得不同类型、均匀、可重复的冰层。首先搭建了一套喷雾结冰实验台：选择合适的空气雾化喷嘴及供水、供气设备，并匹配能够提供足够冷量的中型尺寸冷库。选择相应量程范围的各类传感器，用于监测实验过程中的温度、压力等参数。然后，依托喷雾结冰实验台研究了喷嘴喷雾的结冰特性。通过调节喷嘴水、气管路入口压力改变喷嘴喷雾水流量与喷雾粒径，匹配不同的环境温度，在实验件表面得到了不同覆冰类型的冰层，并对相应的工况进行了实验可重复性验证。最后，对背景项目所需要的结冰效果进行了工况探索，为项目设计实施方案的选择提供支持。

关键词: 结冰实验, 云雾模拟, 结冰类型, 空气雾化喷嘴, 光滑平整明冰

Abstract:

Based on the practical needs of engineering projects， this paper explores how to obtain different types of uniform and repeatable ice layers on the surface of vertical test object. Firstly， a set of spray icing experiment platform is built， including suitable air atomization nozzle and water and gas supply equipment， the cold storage that can provide sufficient cooling capacity， and various kinds of sensors with corresponding range to monitor the temperature， pressure and other parameters during the experiment. Then， the icing characteristics of nozzle spray are studied based on the platform. By adjusting the water and the gas inlet pressure of the nozzle to change the spray water flow rate and the spray particle size， and matching different ambient temperature， different icing types are obtained on the surface of the test object， and the experimental repeatability is verified for the corresponding working conditions. Finally， the icing effect required by the project is explored to provide support for the selection of project design and implementation scheme.

Key words: icing experiment, cloud simulation, icing type, air atomizing spray, smooth and flat glaze ice

中图分类号:

V211.4

陈方备, 戴铮, 崔燚, 吴健. 有限空间竖直壁面的结冰特性[J]. 航空学报, 2023, 44(S2): 729294-729294.

Fangbei CHEN, Zheng DAI, Yi CUI, Jian WU. Icing characteristics of vertical test object in limited space[J]. Acta Aeronautica et Astronautica Sinica, 2023, 44(S2): 729294-729294.

图/表 14

图 1

图 2

表 1

表 2

图 3

表 3

图 4

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表 4

图 6

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图 8

图 9

图 10

参考文献 19

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主管单位：中国科学技术协会主办单位：中国航空学会北京航空航天大学

传感器类型	型号	测量范围	测量精度	生产厂家
压力传感器	CYYZ11	0~0.6 MPa	±0.1%FS	北京星仪
PT100热电阻型温度传感器	ALDSBW	-30~40 ℃	±0.3%FS	艾莱迪自动化
齿轮流量计（液体）	NK-GF4	5~250 L/h	±0.5%FS	上海錾科
气体质量流量计	AST10-DBM	0~100 NL/min	±0.2%FS	阿斯尔特仪表

喷雾工况	ALRI/（mm·h^-1）
P_a=0.4 MPa， P_w=0.25 MPa	11.22
P_a=0.4 MPa， P_w=0.3 MPa	24.61
P_a=0.25 MPa， P_w=0.2 MPa	31.69
P_a=0.4 MPa， P_w=0.35 MPa	50.52

工况	ALRI=11.22 mm/h	ALRI=24.61 mm/h	ALRI=31.69 mm/h	ALRI=50.52 mm/h
均值/（NL·min^-1）	47.82	42.89	27.43	37.31
标定值/（NL·min^-1）	46.3	41.5	26.8	36.3
偏差值/（NL·min^-1）	1.52	1.39	0.63	1.01
偏差百分比/%	3.28	3.35	2.35	2.78

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