CN112525477A - 结冰模拟试验云雾特性优化风洞结构 - Google Patents

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彭又新
郑莉
崔友亮
冯康
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    • 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

Abstract

本发明属于防除冰试验技术领域，涉及一种结冰模拟试验设备云雾特性优化风洞结构。设置可移动喷雾段，通过前后移动确定合适喷雾距离，保证云雾粒子充分冷却；收缩段的收缩曲线进行专门设计，并进行加长处理，使得收缩效果比较平缓，保证云雾粒子均匀分布；设置两级收缩进一步优化云雾粒子运动轨迹；喷雾装置距离风洞壁面一定距离，且上下间距可调节。本发明通过特殊的结构设置及处理，达到良好的云雾特性，保证试验效果。

Description

结冰模拟试验云雾特性优化风洞结构
技术领域
本发明属于防除冰试验技术领域，涉及一种结冰模拟试验云雾特性优化风洞结构。
背景技术
结冰严重影响飞机飞行安全，因此开展防除冰技术研究非常必要。试验验证是防除冰系统研制及防除冰技术研究中的一个重要环节，防除冰地面试验设备中最重要的一类即为冰风洞。冰风洞是一种可模拟低温、风速及结冰云雾的大型地面试验设备，可应用于飞机传感器、防冰部件、组件及系统，进行结冰及防除冰试验，研究结冰特性，验证防除冰功能及性能。
结冰地面模拟试验时，云雾模拟很重要，云雾特性会直接影响试验结果。试验设备设计时应充分考虑云雾特性，否则云雾粒子可能会发生沉降，或者撞击风洞洞壁，或者冷却不足而无法在试验段结冰。
现有技术有关结冰云雾技术的专利主要在于喷雾模拟或控制方面，如CN201610296391.5记载的一种用于结冰模拟设备的喷雾装置，CN202010488911.9记载的结冰风洞喷雾设备及其供水压力快速响应装置、方法，但均未涉及到模拟风洞内部结构设计及其对喷雾成形的影响。
发明内容
本发明目的：提供一种具有较佳云雾特性的结冰模拟试验设备云雾特性优化结构。
本发明技术解决方案：结冰模拟试验云雾特性优化风洞结构，其特征在于，包括喷雾段1、稳定段2、第一收缩段3、第二稳定段4、第二收缩段5、试验段6，其中，所述试验段6、第二收缩段5、第二稳定段4、第一收缩段3、稳定段2顺次连通，喷雾段1设置在稳定段2内，具有若干可变化的位置。喷雾段1中有用于喷雾的喷雾装置。
所述的结冰模拟试验云雾特性优化风洞结构，喷雾段1包括前中后三个位置，最大移动距离为1～1.2m。喷雾段1通过更换位置，改变云雾粒子在低温环境下的运行距离，达到最好的冷却效果，保证云雾的过冷状态。
所述第二收缩段5与第一收缩段3的收缩曲线相同，能够保证良好气流收缩加速效果；选取双三次方曲线或五次方曲线，能够尽量降低气流湍流度，保证出口气流及云雾均匀、稳定。
所述第二收缩段5和第一收缩段3进行加长处理，长度尺寸比风洞常规设计尺寸长1m～2.5m。通过加长使得收缩比较平缓，保证云雾粒子有较好的跟随性，避免喷雾液滴与风洞壁面的碰撞，保证云雾场的均匀性。
所述第二稳定段4长度为第一收缩段3的至少30％。保证云雾粒子经过一级收缩后，有效稳定一段距离，再进行二次收缩，达到更理想的状态。
所述两级收缩的总收缩比为18～22，较大的收缩比可以减少气流湍流，获得良好的流场效果。
所述第一收缩段3的收缩比5～7，所述第二收缩段5的收缩比2.5～4。总收缩比确定的情况下，第一级收缩比取较大值，第二级收缩比取较小值，可以保证气流较平缓地进入试验段6，获得更好的流场品质。
所述喷雾段1中喷雾装置距离风洞洞壁距离为200mm～400mm，避免云雾粒子喷出后扩散过程中与风洞洞壁发生碰撞。喷雾装置中安装喷嘴的喷雾耙可上下移动，移动距离±100mm，喷雾调试时可以通过上下调节，达到最好的云雾均匀性效果。
本发明的优点：本发明结冰模拟试验云雾特性优化风洞结构设置可移动喷雾段、两级收缩、专门设计的加长收缩段及喷雾装置等特殊结构，通过实施，可以保证云雾粒子随气流运行，减少发生沉降、撞击壁面等现象，同时保证粒子充分冷却，达到过冷状态，显著改善试验设备的云雾粒子流场及温度场特性，达到云雾参数模拟要求，保证试验效果。
附图说明
图1是结冰模拟试验云雾特性优化风洞结构示意图。图中：1.喷雾段；2.稳定段；3.第一收缩段；4.第二稳定段；5.第二收缩段；6.试验段。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明：
本发明地面模拟结冰试验设备在稳定段中设置喷雾段，喷雾段中放置喷雾装置，气流经过收缩段收缩加速，在试验段中模拟低温、高风速及云雾环境，进行试验件的结冰试验。所述的结冰模拟试验设备喷雾段采用可移动设计，可置于A、B、C三个位置，间距为600mm。置于位置A时，距离试验段最近，云雾粒子运行距离最短，置于位置C时，距离试验段最远，云雾粒子运行距离最长。通过改变云雾粒子在低温环境下的运行距离，达到最好的冷却效果。试验时根据具体试验数据，得出最佳放置位置为C位置。
收缩段的收缩曲线进行专门设计，采用双三次方曲线，能够尽量降低气流湍流度，保证收缩段出口气流及云雾均匀、稳定。
收缩曲线进行加长设计，第一收缩段3长度为6.5m，第二收缩段5长度为2.5m，使得收缩比较平缓，保证云雾粒子有较好的跟随性，避免喷雾液滴与风洞壁面的碰撞，保证云雾场的均匀性。
采用两级收缩的结构形式云雾粒子经过一级收缩后，经过第二稳定段2m长度的稳定，再进行二次收缩，达到更理想的均匀状态。
所述两级收缩的总收缩比越大对于减少气流湍流越有利，收缩比20左右可以获得良好的气流流场效果。总收缩比确定的情况下，第一级收缩比取较大值，第二级收缩较小，可以保证气流较平缓地进入试验段6，获得更好的流场品质。第一收缩段3收缩比为6.32，第二收缩段5收缩比为3.13，总收缩比接近20，符合风洞气动设计要求，能够获得较好的流场特性。
喷雾段中喷雾装置距离风洞洞壁距离为300mm，云雾粒子喷出后虽有一定扩散，但没有发生与风洞洞壁碰撞的情况。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的是让熟悉该技术领域的技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此来限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神本质所做出的等同变换或修饰，都应涵盖本发明的保护范围内。本发明未详细描述的技术、形状、构造部分均为公知技术。

Claims (9)

1.结冰模拟试验云雾特性优化风洞结构，其特征在于，包括喷雾段(1)、稳定段(2)、第一收缩段(3)、第二稳定段(4)、第二收缩段(5)、试验段(6)，其中，所述试验段(6)、第二收缩段(5)、第二稳定段(4)、第一收缩段(3)、稳定段(2)顺次连通，喷雾段(1)设置在稳定段(2)内，具有若干可变化的位置，喷雾段(1)中有用于喷雾的喷雾装置。
2.根据权利要求1所述的结冰模拟试验云雾特性优化风洞结构，其特征在于，所述的喷雾段(1)包括前中后三个位置，最大移动距离为1m～1.2m。
3.根据权利要求1所述的结冰模拟试验云雾特性优化风洞结构，其特征在于，所述第二收缩段(5)与第一收缩段(3)的收缩曲线相同，为双三次方曲线或五次方曲线。
4.根据权利要求1所述的结冰模拟试验云雾特性优化风洞结构，其特征在于，所述第二收缩段(5)和第一收缩段(3)进行加长处理，长度尺寸比风洞常规设计尺寸长1m～2.5m。
5.根据权利要求1所述的结冰模拟试验云雾特性优化风洞结构，其特征在于，所述第二稳定段(4)长度为第一收缩段(3)长度的至少30％。
6.根据权利要求1所述的结冰模拟试验云雾特性优化风洞结构，其特征在于，所述两级收缩的总收缩比为18～22。
7.根据权利要求1所述的结冰模拟试验云雾特性优化风洞结构，其特征在于，所述第一收缩段(3)的收缩比5～7，第二收缩段(5)的收缩比2.5～4。
8.根据权利要求1所述的结冰模拟试验云雾特性优化风洞结构，其特征在于，喷雾段(1)中喷雾装置距离风洞洞壁距离为200mm～400mm。
9.根据权利要求1所述的结冰模拟试验云雾特性优化风洞结构，其特征在于，喷雾装置中安装喷嘴的喷雾耙可上下移动，移动距离±100mm。
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