CN108176532A - 大流量范围均匀性喷水雾化装置及喷水雾化方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及飞机试验技术领域，具体提供了大流量范围均匀性喷水雾化装置及喷水雾化方法，对喷杆上的喷嘴采用“分组+单控”组合控制的方式，实现了冰风洞喷水雾化的均匀性，通过控制喷嘴的数量、间距和排布方式来优化喷水方式，使喷嘴按六边形排布，在需要满足不同的喷水流量范围时以对应的方案开启喷嘴，在保证水滴尺寸的同时，实现了1.5g/s～80g/s的宽范围液态水含量精确控制，同时解决了现有方案中喷水雾化装置维修保养困难的问题。

Description

大流量范围均匀性喷水雾化装置及喷水雾化方法

技术领域

本发明涉及飞机试验技术领域，特别涉及大流量范围均匀性喷水雾化装置及喷水雾化方法。

背景技术

地面冰风洞是进行飞机/发动机结冰机理和防(除)冰技术的重要试验研制手段，喷水雾化装置是地面冰风洞的重要组成部分，喷水雾化装置所喷射雾化水的均匀性直接关系到风洞内雾化水的均匀性从而直接关系到整个结冰/防冰试验的成败。发动机不同状态的结冰/防冰试验所要求空气中的含水量又有非常大的差别，从而造成喷水雾化装置的流量范围很大，最大值是最小值的50多倍。既要保证喷水流量的大范围又要保证冰风洞内气体所含雾化水的均匀性是非常困难的。

现有的喷水雾化装置及方法具有如下缺陷：

1、喷嘴为分组排列，每次只能按组开启，整个流量范围为3g/s～80g/s，只能实现阶梯式流量调节，不能满足整个范围的全覆盖；

2、均匀性不能满足要求，经常喷出的水雾在后方均匀性检查网形成几个孤立的冰圆，不是在整个检查网上形成均匀的冰层；

3、喷水雾化装置的保养维护均非常困难。

发明内容

为克服上述现有技术存在的至少一种缺陷，本发明提供了大流量范围均匀性喷水雾化装置，包括：

n根喷杆，n≥3；

i_total个喷嘴，所述喷嘴呈正六边形排布，每排喷嘴通过一根喷杆供水，位于顶端的喷杆上的喷嘴数量i_top＝(n+1)/2，位于中间的喷杆上的喷嘴数量i_mid＝n，i_total＝n²-i_top(i_top-1)，所述喷杆上的喷嘴数量从位于两端的喷杆到位于中间的喷杆依次递增。

优选的，喷杆数量n＝9，喷嘴总数i_total＝61，位于顶端和底端的喷杆上的喷嘴数量为9，其中，位于中心的喷嘴A为单控喷嘴，位于正六边形的三条既是对角线也是中心对称轴上的喷嘴中，与位于中心的喷嘴A相隔一个喷嘴的喷嘴B以及相隔两个喷嘴的喷嘴C为单控喷嘴，位于正六边形的三条非对角线的中心对称轴上的喷嘴D均为单控喷嘴。

优选的，相邻喷杆之间的距离相等，相邻喷嘴之间的距离相等。

本发明还提供了大流量范围均匀性喷水雾化控制方法，包括如下步骤：

步骤一，根据整个截面所要求的粒径大小确定喷嘴型号，根据喷嘴的流量以及所要求的流量范围确定需要的喷嘴数量；

步骤二，将喷嘴呈正六边形排布以保证均匀性要求，根据确定的喷嘴数量以及每个喷嘴的覆盖面来确定每根喷杆上的喷嘴数量以及相邻两根喷杆之间的距离，其中位于顶端的喷杆上的喷嘴数量i_top和喷杆数量n的关系为i_top＝(n+1)/2，位于中间的喷杆上的喷嘴数量i_mid和喷杆数量n相等；

步骤三，将所要求的流量范围分成若干区间，并根据喷嘴流量Q_喷确定在不同流量区间下各需要的最少喷嘴数量及其位置，进而确定需要单控的喷嘴的数量及其位置。

优选的，粒径大小为20μm～50μm，所要求的流量范围为1.5g/s～80g/s。

本发明提供的大流量范围均匀性喷水雾化装置及喷水雾化方法，采用了“分组+单控”组合控制的方式实现了冰风洞喷水雾化的均匀性，在保证水滴尺寸的同时，实现了1.5g/s～80g/s的宽范围液态水含量精确控制，同时解决了现有方案中喷水雾化装置维修保养困难的问题。

附图说明

以下参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释和说明本发明，而不能理解为对本发明的保护范围的限制。

图1是本发明的在一种含水量下的喷嘴控制示意图；

图2是本发明的在另一种含水量下的喷嘴控制示意图；

图3是本发明的在又一种含水量下的喷嘴控制示意图。

附图标记：

10 喷嘴A

21 喷嘴B

22 喷嘴C

30 喷嘴D

具体实施方式

为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。

需要说明的是：在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，均仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

在本文中，“示意性”表示“充当实例、例子或说明”，不应将在本文中被描述为“示意性”的任何图示、实施方式解释为一种更优选的或更具优点的技术方案。

本发明提供了大流量范围均匀性喷水雾化装置，包括n根喷杆和i_total个喷嘴，其中n≥3，喷嘴呈正六边形排布，本实施例中，相邻喷杆之间的距离相等，相邻喷嘴之间的距离相等，即相邻喷杆之间的距离为的喷嘴覆盖面直径。每排喷嘴通过一根喷杆供水，喷杆上的喷嘴数量从位于两端的喷杆到位于中间的喷杆依次递增。位于顶端和底端的喷杆上的喷嘴数量i_top＝(n+1)/2，该两根喷杆上的喷嘴数量为各排中最少，位于中间的喷杆上的喷嘴数量i_mid＝n，该喷杆上的喷嘴数量为各排中最多，喷水雾化装置包含的喷嘴总数i_total＝n²-i_top(i_top-1)。

如图1所示，在一个实施例中，喷杆数量n＝9，喷嘴总数i_total＝61，位于顶端和底端的喷杆上的喷嘴数量为5，其中，位于中心的喷嘴A10为单控喷嘴(1个)，单控喷嘴为可单独控制开闭的喷嘴。位于排布成正六边形的喷嘴中的三条既是对角线也是中心对称轴上的喷嘴中，与喷嘴A10相隔了一个喷嘴的为喷嘴B21，其有6个，与喷嘴A10相隔了两个喷嘴的为喷嘴C22，其也有6个，喷嘴B21和喷嘴C22均为单控喷嘴。位于排布成正六边形的喷嘴中的三条非对角线的中心对称轴(即垂直于六边形的边的直线)上的为喷嘴D30，其有12个且均为单控喷嘴，该喷水雾化装置共有25个单控喷嘴。

该喷水雾化装置的使用方式如下：

如图1所示，在冰风洞中含水量在1.5g/s～3.8g/s时，只需要开启喷嘴A10和喷嘴B21的7个单控喷嘴就能满足要求，如图2所示，含水量在3.8g/s～12.2g/s时，只需要开启喷嘴A10、喷嘴C22和喷嘴D30共19个单控喷嘴就能满足要求，如图3所示，含水量在12.2g/s～80g/s时，开启所有的喷嘴就能满足要求，从而保证喷水雾化装置的流量范围达到1.5g/s～80g/s。

本发明还提供了大流量范围均匀性喷水雾化控制方法，包括如下步骤：

步骤一，根据整个截面所要求的粒径大小确定喷嘴型号，根据喷嘴的流量以及所要求的流量范围确定需要的喷嘴数量。本实施例中，粒径大小为20μm～50μm，所要求的流量范围为1.5g/s～80g/s。

步骤二，将喷嘴呈正六边形排布以保证均匀性要求，根据确定的喷嘴数量以及每个喷嘴的覆盖面来确定每根喷杆上的喷嘴数量以及相邻两根喷杆之间的距离，其中位于顶端的喷杆上的喷嘴数量i_top和喷杆数量n的关系为i_top＝(n+1)/2，位于中间的喷杆上的喷嘴数量i_mid和喷杆数量n相等；本实施例中，根据喷嘴的覆盖面为直径d的圆确定两个喷嘴的间距为L1＝d，要求任意相邻两个喷嘴之间的间距相等为L1＝d，从而确定两根喷杆的间距同时为了保证在最大量下的均匀性要求整个喷嘴布置为正六边形，因此第一根喷杆(数量最少的喷杆)上喷嘴数量i与喷杆的根数n之间的关系应为n＝2i-1，喷嘴数最多的喷杆上的喷嘴数量应为2i-1，本实施例中，位于顶端和底端的喷杆装有5个喷嘴，位于次顶端和次底端的喷杆装有6个喷嘴，以此类推，若喷嘴数量i与喷杆根数n之间不协调则更改喷嘴型号使之满足要求。

步骤三，将所要求的流量范围分成若干区间，并根据喷嘴流量Q_喷确定在不同流量区间下各需要的最少喷嘴数量及其位置，进而确定需要单控的喷嘴的数量及其位置。在一个实施例中，粒径大小为20μm～50μm，所要求的流量范围为1.5g/s～80g/s。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (5)

1.大流量范围均匀性喷水雾化装置，其特征在于，包括：

n根喷杆，n≥3；

i_total个喷嘴，所述喷嘴呈正六边形排布，每排喷嘴通过一根喷杆供水，位于顶端的喷杆上的喷嘴数量i_top＝(n+1)/2，位于中间的喷杆上的喷嘴数量i_mid＝n，i_total＝n²-i_top(i_top-1)，所述喷杆上的喷嘴数量从位于两端的喷杆到位于中间的喷杆依次递增。

2.根据权利要求1所述的大流量范围均匀性喷水雾化装置，其特征在于，喷杆数量n＝9，喷嘴总数i_total＝61，位于顶端和底端的喷杆上的喷嘴数量为9，其中，位于中心的喷嘴A为单控喷嘴，位于正六边形的三条既是对角线也是中心对称轴上的喷嘴中，与所述喷嘴A相隔一个喷嘴的喷嘴B以及相隔两个喷嘴的喷嘴C为单控喷嘴，位于正六边形的三条非对角线的中心对称轴上的喷嘴D均为单控喷嘴。

3.根据权利要求1所述的大流量范围均匀性喷水雾化装置，其特征在于，相邻喷杆之间的距离相等，相邻喷嘴之间的距离相等。

4.大流量范围均匀性喷水雾化控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一，根据整个截面所要求的粒径大小确定喷嘴型号，根据喷嘴的流量以及所要求的流量范围确定需要的喷嘴数量；

步骤二，将喷嘴呈正六边形排布以保证均匀性要求，根据确定的喷嘴数量以及每个喷嘴的覆盖面来确定每根喷杆上的喷嘴数量以及相邻两根喷杆之间的距离，其中位于顶端的喷杆上的喷嘴数量i_top和喷杆数量n的关系为i_top＝(n+1)/2，位于中间的喷杆上的喷嘴数量i_mid和喷杆数量n相等；

步骤三，将所要求的流量范围分成若干区间，并根据喷嘴流量Q_喷确定在不同流量区间下各需要的最少喷嘴数量及其位置，进而确定需要单控的喷嘴的数量及其位置。

5.根据权利要求4所述的大流量范围均匀性喷水雾化方法，其特征在于，粒径大小为20μm～50μm，所要求的流量范围为1.5g/s～80g/s。