RU2767020C1 - Air cooling unit for investigation of icing processes in conditions of falling snow and blizzard - Google Patents

Air cooling unit for investigation of icing processes in conditions of falling snow and blizzard Download PDF

Info

Publication number
RU2767020C1
RU2767020C1 RU2020138572A RU2020138572A RU2767020C1 RU 2767020 C1 RU2767020 C1 RU 2767020C1 RU 2020138572 A RU2020138572 A RU 2020138572A RU 2020138572 A RU2020138572 A RU 2020138572A RU 2767020 C1 RU2767020 C1 RU 2767020C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
conditions
wind tunnel
flake ice
icing
snow
Prior art date
Application number
RU2020138572A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Александрович Жбанов
Алексей Борисович Миллер
Юрий Федорович Потапов
Олег Дмитриевич Токарев
Александр Егорович Яшин
Original Assignee
Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный аэрогидродинамический институт имени профессора Н.Е. Жуковского" (ФГУП "ЦАГИ")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный аэрогидродинамический институт имени профессора Н.Е. Жуковского" (ФГУП "ЦАГИ") filed Critical Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный аэрогидродинамический институт имени профессора Н.Е. Жуковского" (ФГУП "ЦАГИ")
Priority to RU2020138572A priority Critical patent/RU2767020C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2767020C1 publication Critical patent/RU2767020C1/en

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25C—PRODUCING, WORKING OR HANDLING ICE
    • F25C3/00—Processes or apparatus specially adapted for producing ice or snow for winter sports or similar recreational purposes, e.g. for sporting installations; Producing artificial snow
    • F25C3/04—Processes or apparatus specially adapted for producing ice or snow for winter sports or similar recreational purposes, e.g. for sporting installations; Producing artificial snow for sledging or ski trails; Producing artificial snow
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M9/00—Aerodynamic testing; Arrangements in or on wind tunnels
    • G01M9/02—Wind tunnels
    • G01M9/04—Details

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Aerodynamic Tests, Hydrodynamic Tests, Wind Tunnels, And Water Tanks (AREA)

Abstract

FIELD: machine building.
SUBSTANCE: invention relates to the field of machine building and can be used in the aviation industry when conducting research in laboratory conditions of processes of icing of various objects of aviation equipment, in particular in conditions of falling snow and blizzard. Device represents a refrigerating chamber with an external refrigerating machine and an open-loop fan-type wind tunnel located inside the air-cooling chamber, and a device for production of flake ice. At that, produced flake ice is fed into wind tunnel by ejector feeding flake ice via pipeline. Obtained air flow with flake ice particles at the outlet of the wind tunnel channel interacts with the investigated object.
EFFECT: simulation of icing process in conditions of falling snow and blizzard with uniform distribution of ice particles imitating natural snow on flow cross section.
1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в авиационной промышленности при проведении исследований в лабораторных условиях процессов обледенения различных объектов авиационной техники.The invention relates to the field of mechanical engineering and can be used in the aviation industry when conducting laboratory studies of the processes of icing of various objects of aviation equipment.

При проведении исследований процессов обледенения в лабораторных условиях используются аэрохолодильные установки. Для моделирования процессов обледенения исследуемого объекта в условиях падающего снега и метели необходимо создать в канале аэродинамической трубы воздушный поток, содержащий ледяные частицы, равномерно распределенные по поперечному сечению потока и имитирующие натуральный снег.When conducting research on icing processes in laboratory conditions, air-cooling units are used. To simulate the processes of icing of the object under study under conditions of falling snow and snowstorm, it is necessary to create an air flow in the wind tunnel channel containing ice particles uniformly distributed over the cross section of the flow and imitating natural snow.

Известна аэрохолодильная установка, представляющая собой аэродинамическую трубу с замкнутым контуром и снежной пушкой для моделирования смешанного обледенения (NASA Technical Reports Server (NTRS) 20030093540: «Mixed-Phase Icing Simulation and Testing at the Cox Icing Wind Tunnel» Kamel Al-Khalil et al. Публикация 01.09.2003 г. источник https://archive.org/details/NASA_NTRS_Archive_20030093540/page/n13/mode/2 up, дата обращения 16.11.2020 г.). Производимые снежной пушкой ледяные кристаллы, имеют преимущественно шарообразную форму, и мало похожи на кристаллические снежинки, необходимые для моделирования обледенения в условиях падающего снега и метели.Known aero-cooling plant, which is a wind tunnel with a closed loop and a snow gun for simulating mixed icing (NASA Technical Reports Server (NTRS) 20030093540: "Mixed-Phase Icing Simulation and Testing at the Cox Icing Wind Tunnel" Kamel Al-Khalil et al. Publication 09/01/2003, source https://archive.org/details/NASA_NTRS_Archive_20030093540/page/n13/mode/2 up, accessed 11/16/2020). The ice crystals produced by the snow gun are predominantly spherical in shape, and bear little resemblance to the crystalline snowflakes needed to simulate icing in falling snow and blizzard conditions.

Недостатками такой аэродинамической трубы являются:The disadvantages of such a wind tunnel are:

1. Неоднородный получаемый снежный поток.1. Non-uniform resulting snow flow.

2. Из-за замкнутого контура используемой аэродинамической трубы происходит скопление снега в канале трубы, что в свою очередь затрудняет моделирование обледенения в условиях падающего снега и метели.2. Due to the closed loop of the wind tunnel used, snow accumulates in the wind tunnel channel, which in turn makes it difficult to simulate icing in conditions of falling snow and snowstorms.

Известна аэрохолодильная установка для имитации полета летательного аппарата в условиях облака, содержащая устройство для получения и хранения ледяных кристаллов, содержащее морозильную камеру и расположенные внутри нее устройство приготовления нормализованных ледяных кристаллов из ледяного брикета (см. патент на полезную модель «Установка для имитации полета летательного аппарата в условиях облака» RU №87142 U1 от 27.09.2009, МПК B64D 15/20). Недостатками такой установки является получение ледяных кристаллов, в результате дробления или фрезерования ледяных блоков, которые по своей геометрической форме мало похожи на кристаллические снежинки, необходимые для моделирования обледенения в условиях падающего снега и метели.Known aero-refrigeration unit for simulating the flight of an aircraft in a cloud, containing a device for obtaining and storing ice crystals, containing a freezer and located inside the device for preparing normalized ice crystals from an ice briquette (see patent for utility model "Installation for simulating the flight of an aircraft in cloud conditions" RU No. 87142 U1 dated 09/27/2009, IPC B64D 15/20). The disadvantages of such an installation is the production of ice crystals, as a result of crushing or milling ice blocks, which in their geometric shape bear little resemblance to crystalline snowflakes, which are necessary for modeling icing in conditions of falling snow and snowstorms.

Так же известно устройство для создания снега (см. заявку на изобретение «Device for production of snow». EP №3410042 A1 от 05.12.2018 г. МПК F25C 1/14, F25C 3/04). Основными элементами этого устройства являются вращаемый электродвигателем полый цилиндр, холодильник, охлаждающий внутреннюю поверхность цилиндра за счет испарения хладагента, форсунки распыления воды и скребок для соскребания льда с внешней поверхности цилиндра. При работе этого устройства на внешней поверхности цилиндра в результате распыления над ней воды образуется слой льда. Соскребаемый при вращении цилиндра слой льда состоит из отдельных кусочков неправильной, слегка волнистой формы чешуйчатого льда с температурой не ниже -7°С.A device for creating snow is also known (see the application for the invention "Device for production of snow". EP No. 3410042 A1 dated 12/05/2018, IPC F25C 1/14, F25C 3/04). The main elements of this device are a hollow cylinder rotated by an electric motor, a refrigerator that cools the inner surface of the cylinder by evaporating the refrigerant, water spray nozzles and a scraper for scraping ice from the outer surface of the cylinder. During operation of this device, a layer of ice is formed on the outer surface of the cylinder as a result of spraying water over it. The layer of ice scraped off during the rotation of the cylinder consists of separate pieces of irregular, slightly wavy form of flake ice with a temperature not lower than -7°C.

Для моделирования в аэрохолодильной установке процесса обледенения в условиях падающего снега необходимо иметь чешуйчатый лед с температурой от -3 до -25°С. Представленное выше устройство не обеспечивает получение чешуйчатого льда в таком диапазоне температур.To simulate the process of icing in an air-cooling plant under conditions of falling snow, it is necessary to have flake ice with a temperature of -3 to -25°C. The device presented above does not provide for the production of flake ice in such a temperature range.

За прототип принята аэрохолодильная установка, представляющая собой холодильную камеру с расположенной в ней аэродинамической трубой вентиляторного типа с разомкнутым контуром с открытой рабочей частью и водораспыливающую систему (см. патент на изобретение RU №2432559 C1 «Аэрохолодильная установка для исследования процессов обледенения объектов» от 27.11.2011 г., МПК G01M 9/00). Наличие холодильной камеры позволяет производить ледяные частицы.An aero-cooling unit was adopted as a prototype, which is a refrigeration chamber with an open-loop fan-type wind tunnel with an open working part located in it and a water-spray system (see patent for invention RU No. 2011, IPC G01M 9/00). The presence of a cold chamber allows the production of ice particles.

Основным недостатком аэрохолодильной установки является отсутствие устройства для производства снега, что в свою очередь не позволяет использовать ее для исследования процессов обледенения в условиях падающего снега и метели.The main disadvantage of the air-cooling plant is the absence of a device for the production of snow, which in turn does not allow it to be used to study icing processes in conditions of falling snow and snowstorms.

Задачей и техническим результатом предлагаемого изобретения является создание аэрохолодильной установки, обеспечивающей моделирование процесса обледенения в условиях падающего снега и метели при равномерности распределения ледяных частиц, имитирующих натуральный снег, по поперечному сечению потока.The objective and technical result of the invention is the creation of an aero-refrigeration unit that provides simulation of the icing process in conditions of falling snow and snowstorms with uniform distribution of ice particles simulating natural snow over the flow cross section.

Решение задачи и технический результат достигаются тем, что в аэрохолодильной установке, содержащей холодильную камеру с расположенной в ней аэродинамической трубой вентиляторного типа с разомкнутым контуром, в холодильной камере дополнительно установлено устройство для производства чешуйчатого льда и воздушный эжектор для транспортировки полученного льда по трубопроводу во входной канал вентилятора аэродинамической трубы.The solution of the problem and the technical result are achieved by the fact that in the aero-refrigeration unit, which contains a refrigeration chamber with an open-loop fan-type wind tunnel located in it, a device for the production of flake ice and an air ejector for transporting the resulting ice through a pipeline to the inlet channel are additionally installed in the refrigeration chamber. wind tunnel fan.

На чертеже представлена принципиальная схема предлагаемого изобретения.The drawing shows a schematic diagram of the invention.

Установка (см. чертеж) содержит холодильную камеру 1 с расположенными в ней аэродинамической трубой вентиляторного типа 2 с разомкнутым контуром, вентилятор 3, устройство для производства чешуйчатого льда 4, емкость для сбора льда 5, воздушный эжектор 6, трубопровод 7, холодильную машину 8, воздухоохладитель 9 и исследуемый объект 10. Поскольку устройство для производства чешуйчатого льда размещено изначально в холодильной камере, то в нем отсутствует холодильник, охлаждающий внутреннюю поверхность цилиндра.The installation (see the drawing) contains a refrigerating chamber 1 with an open-loop fan-type wind tunnel 2 located in it, a fan 3, a device for the production of flake ice 4, a container for collecting ice 5, an air ejector 6, a pipeline 7, a refrigerator 8, air cooler 9 and test object 10. Since the device for the production of flake ice is initially located in the refrigerator chamber, it does not have a refrigerator that cools the inner surface of the cylinder.

Холодильная камера обеспечивает требуемую температуру производимого устройством чешуйчатого льда и воздушного потока.The cold chamber ensures the required temperature of the flake ice produced by the device and the air flow.

Воздушный эжектор обеспечивает транспортировку чешуйчатого льда во входной канал вентилятора аэродинамической трубы по трубопроводу.The air ejector provides transportation of flake ice to the inlet channel of the wind tunnel fan through the pipeline.

Разомкнутый контур аэродинамической трубы вентиляторного типа позволяет использовать чешуйчатый лед для создания воздушного потока, не опасаясь возможности нарушения ее работы из-за его скопления в канале трубы.The open circuit of the fan-type wind tunnel allows the use of flake ice to create an air flow without fear of disruption of its operation due to its accumulation in the tunnel channel.

Требуемая для моделирования температура чешуйчатого льда достигается в результате охлаждения устройства для его производства холодным воздухом камеры.The temperature of flake ice required for modeling is achieved as a result of cooling the device for its production by the cold air of the chamber.

Равномерность распределения частиц чешуйчатого льда в поперечном сечении канала аэродинамической трубы обеспечивается за счет их подачи на вход вентилятора в поток засасываемого им воздуха.Uniform distribution of particles of scaly ice in the cross section of the wind tunnel channel is ensured by their supply to the fan inlet into the flow of air sucked in by it.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.The proposed device works as follows.

Во время работы холодильной машины 8, соединенной с воздухоохладителем 9 в холодильной камере устанавливают требуемую температуру воздуха. Затем включают вентилятор 3 и через аэродинамический канал трубы вентиляторного типа с разомкнутым контуром прокачивается охлаждаемый в холодильной камере 1 воздух. После этого к устройству для производства чешуйчатого льда 4 подают воду, а к воздушному эжектору 6 воздух из газгольдеров, и включают устройство для производства чешуйчатого льда 4. Получаемый чешуйчатый лед под действием силы тяжести и разряжения, создаваемого эжектором 6 попадает в емкость для сбора льда 5 и из нее по трубопроводу 7 подается в поток воздуха, засасываемого вентилятором 3. Вентилятор 3 равномерно разбрасывает чешуйчатый лед по всему объему поступающего в аэродинамическую трубу воздуха, обеспечивая тем самым равномерность распределения их по поперечному сечению канала трубы. Получаемый воздушный поток с частицами чешуйчатого льда на выходе канала аэродинамической трубы взаимодействует с исследуемым объектом 10, в следствие чего наблюдается процесс обледенения.During operation of the refrigeration machine 8 connected to the air cooler 9, the required air temperature is set in the refrigeration chamber. Then the fan 3 is turned on and the air cooled in the refrigerating chamber 1 is pumped through the aerodynamic channel of the fan type pipe with an open circuit. After that, water is supplied to the device for the production of flake ice 4, and air from gas holders is supplied to the air ejector 6, and the device for the production of flake ice 4 is turned on. and from it, through pipeline 7, it is fed into the air flow sucked in by fan 3. Fan 3 evenly scatters flake ice over the entire volume of air entering the wind tunnel, thereby ensuring their uniform distribution over the cross section of the pipe channel. The resulting air flow with particles of flake ice at the outlet of the wind tunnel channel interacts with the object under study 10, as a result of which the icing process is observed.

Проведенные исследования показали, что созданная аэрохолодильная установка обеспечивает моделирование процесса обледенения в условиях падающего снега и метели.The conducted studies have shown that the created aero-cooling unit provides modeling of the icing process under conditions of falling snow and snowstorms.

Claims (1)

Аэрохолодильная установка, содержащая холодильную камеру с расположенной в ней аэродинамической трубой вентиляторного типа с разомкнутым контуром, отличающаяся тем, что в холодильной камере дополнительно установлено устройство для производства чешуйчатого льда и воздушный эжектор для транспортировки чешуйчатого льда по трубопроводу во входной канал вентилятора аэродинамической трубы.Air-cooling plant containing a refrigerating chamber with an open-loop fan-type wind tunnel located in it, characterized in that a device for the production of flake ice and an air ejector for transporting flake ice through a pipeline to the inlet channel of the wind tunnel fan are additionally installed in the refrigerating chamber.
RU2020138572A 2020-11-25 2020-11-25 Air cooling unit for investigation of icing processes in conditions of falling snow and blizzard RU2767020C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020138572A RU2767020C1 (en) 2020-11-25 2020-11-25 Air cooling unit for investigation of icing processes in conditions of falling snow and blizzard

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020138572A RU2767020C1 (en) 2020-11-25 2020-11-25 Air cooling unit for investigation of icing processes in conditions of falling snow and blizzard

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2767020C1 true RU2767020C1 (en) 2022-03-16

Family

ID=80736963

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020138572A RU2767020C1 (en) 2020-11-25 2020-11-25 Air cooling unit for investigation of icing processes in conditions of falling snow and blizzard

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2767020C1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU87142U1 (en) * 2009-05-05 2009-09-27 Российская Федерация, От Имени Которой Выступает Министерство Промышленности И Торговли Российской Федерации INSTALLATION FOR SIMULATING A FLIGHT OF AN AIRCRAFT UNDER A CLOUD
RU2432559C1 (en) * 2010-04-16 2011-10-27 Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) Air-cooling apparatus for investigating ice formation in objects
CN104741155A (en) * 2015-04-07 2015-07-01 国家电网公司 Weather manual simulation room with icing wind tunnel
JP2017198685A (en) * 2017-06-02 2017-11-02 三菱重工冷熱株式会社 Snowstorm diffusion member and snowstorm generator

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU87142U1 (en) * 2009-05-05 2009-09-27 Российская Федерация, От Имени Которой Выступает Министерство Промышленности И Торговли Российской Федерации INSTALLATION FOR SIMULATING A FLIGHT OF AN AIRCRAFT UNDER A CLOUD
RU2432559C1 (en) * 2010-04-16 2011-10-27 Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) Air-cooling apparatus for investigating ice formation in objects
CN104741155A (en) * 2015-04-07 2015-07-01 国家电网公司 Weather manual simulation room with icing wind tunnel
JP2017198685A (en) * 2017-06-02 2017-11-02 三菱重工冷熱株式会社 Snowstorm diffusion member and snowstorm generator

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105371549B (en) Snow making method and apparatus
CN105571231B (en) Wind and snow forming apparatus
Lee et al. Frost layer growth behavior under cryogenic conditions
CN109490352B (en) Multi-factor low-temperature freezing rain icing environment simulation test system
JP6725366B2 (en) Environmental test equipment
CN104741155A (en) Weather manual simulation room with icing wind tunnel
JP2018197650A (en) Ice making method
CN103723245A (en) Method for making snow-covered model ice cover
RU2767020C1 (en) Air cooling unit for investigation of icing processes in conditions of falling snow and blizzard
Ma et al. A review of thermo-fluidic performance and application of shellless phase change slurry: Part 1–Preparations, properties and applications
RU2432559C1 (en) Air-cooling apparatus for investigating ice formation in objects
CN204620012U (en) A kind of weather manual simulation room with icing tunnel
RU55944U1 (en) DEVICE FOR TESTING ELEMENTS OF AIRCRAFT UNDER CONDITIONS OF ICE CRYSTALS
CN111156751A (en) High-temperature combined automatic snow floating method
CN108168173B (en) Artificial snow making and heat supplying integrated system near snow road and above 0 ℃ and operation method thereof
CN106247721A (en) A kind of ice cube that can be processed into shades of colour
RU202145U1 (en) Air cooling unit for research of drip, crystalline and mixed icing
RU188858U1 (en) Air refrigeration unit
CN210892291U (en) Ice and snow simulation test device
RU2577462C2 (en) Method of producing icy slush
RU2745244C1 (en) Air cooling unit
RU211193U1 (en) Device for creating a snow-air flow in an aero-cooling tube
CN206963912U (en) Circulating water food quick-thawing antistaling cabinet
Pamitran et al. A review paper of sea-water ice slurry generator and its application on Indonesian traditional fishing
RU180198U1 (en) Laboratory liquid nitrogen-thermoelectric thermostat