CN116395140B - 一种基于超声空化原理的防除冰方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及防除冰技术领域，具体公开了一种基于超声空化原理的防除冰方法，预先利用多孔介质材料来制作具有多孔结构的待防除冰基底；在待防除冰基底的内侧设置空化腔，且空化腔与多孔结构相连通形成一个超声空化腔；在空化腔远离待防除冰基底的一侧外壁，设置超声波换能器阵列，超声波换能器阵列与控制装置电连接；利用控制装置控制输液系统向空化腔和多孔结构内充盈液体介质；利用控制装置控制超声波换能器阵列激励超声波，并利用液体介质向多孔结构进行传导，使得空化腔和多孔结构内产生超声空化效应。本发明通过超声波空化效应产生的振动和热量、高压对待防除冰基底外侧的冰层进行清除。

Description

一种基于超声空化原理的防除冰方法

技术领域

本发明涉及防除冰技术领域，具体涉及一种利用超声空化原理的防除冰方法。

背景技术

结冰问题一直是影响国民经济和社会发展的重要因素，发展高效的防除冰技术，降低结冰的危害，对国民经济和社会发展具有重要意义。探索防除冰新理论并发展新的防除冰技术，已成为防除冰领域的基础性、关键性的热点研究课题，得到了各国广大研究人员的高度关注。

例如，飞机结冰问题一直是影响飞机飞行安全的重要因素，开发新型飞机的防除冰方法是保障飞行安全的重点工作。飞机结冰现象主要发生在迎风部件表面，升力部件表面、发动机进气道、风挡玻璃以及各类传感器等。

目前常用防除冰方法主要可以分为机械除冰、液体防/除冰、热防/除冰三类，这几类技术在不同的飞机或者不同的部位均有一定的应用。机械除冰的原理是在机翼表面产生机械力以破坏积冰结构；液体防/除冰主要是在飞机表面喷涂冰点抑制剂或者防冰液，冰点抑制剂和防冰液与撞击飞机表面的过冷水滴混合，导致表面温度升高实现防冰；热防/除冰主要有气热和电热两种，通过发动机引气或者电加热使飞机表面达到一定的温度从而实现防除冰。

上述除冰方法存在起效慢、效率低、结构复杂可靠性不足等缺陷。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于超声空化原理的防除冰方法，通过超声波空化效应产生的剧烈震动、热效应、高压进行防除冰。

为了解决上述所提到的技术问题，本发明具体采用以下技术方案：

一种基于超声空化原理的防除冰方法，其包括步骤：

预先利用多孔介质材料来制作具有多孔结构的待防除冰基底；

在所述待防除冰基底的内侧设置空化腔，且所述空化腔与所述多孔结构相连通形成一个与外界连通的超声空化腔；而当所述待防除冰基底外侧结冰时，所述超声空化腔处于密封状态；

在所述空化腔远离所述待防除冰基底的一侧外壁，设置超声波换能器阵列，所述超声波换能器阵列与控制装置电连接；

利用所述控制装置控制输液系统向所述空化腔和所述多孔结构内充盈液体介质；

利用所述控制装置控制所述超声波换能器阵列激励超声波，并利用所述液体介质向所述多孔结构内进行传导，使得所述空化腔和所述多孔结构内的所述液体介质产生超声空化效应。

其中，所述超声波换能器阵列包括若干超声波换能器；所述超声波换能器的超声波激励端与空化腔内侧壁紧密接触，有利于超声波的传导。

超声波振动在液体中传播的音波压强达到一个大气压时，这时超声波的音波压强峰值就可达到真空或负压，但实际上无负压存在，因此在液体中产生一个很大的力，将液体分子拉裂成空洞。此空洞非常接近真空，它在超声波压强反向达到最大时破裂，由于破裂而产生的强烈冲击将物体表面的污物撞击下来。这种由无数细小的空化气泡破裂而产生的冲击波现象称为“空化”现象。

当超声波能量足够高时，存在于液体中的微小气泡（空化核）在超声场的作用下振动、生长并不断聚集声场能量，当能量达到某个阈值时，空化气泡急剧崩溃闭合的现象。

空化气泡的寿命约0.1μs，它在急剧崩溃时可释放出巨大的能量，并产生速度约为110m/s、有强大冲击力的微射流，使碰撞密度高达1.5kg/cm2。空化气泡在急剧崩溃的瞬间产生局部高温高压（5000K，1800atm），冷却速度可达109K/s。

本发明的原理正是在于利用超声波空化效应在密封空间（即被冰层所密封的超声空化腔）内产生的高频振动和释放的热能，以及高压对待防除冰基底外表面形成的冰层进行清除。具体地，相较于单纯用空化腔作为超声空化腔，利用多孔结构作为空化腔的延伸，得到一个体积较大的超声空化腔，同时，该超声空化腔的部（即多孔结构）又是待防除冰基底，使得冰层直接覆盖在该超声空化腔的表面，并由多孔结构在冰层与空化腔之间构建了多个“直达通道”，使得空化腔内液体介质发生空化效应和多孔结构内液体介质发生空化效应所产生的高频振动、热效应和高压，不仅可直接通过该超声空化腔作用于冰层，并且还可通过该“直达通道”直接作用于冰层，大大提高了除冰效率。

作为一种改进，所述空化腔内（例如顶部）设置有气泡传感器，所述气泡传感器可与所述控制装置进行数据通信；所述方法还包括：

当所述超声波换能器阵列未工作时，所述控制装置控制所述气泡传感器实时检测所述空化腔内是否有气泡；

若所述气泡传感器检测到所述空化腔内有气泡时，向所述控制装置发送触发信号，使得所述控制装置控制所述输液系统向所述空化腔内补充所述液体介质。

通过气泡传感器来感知空化腔内是否有气泡产生，从而判断是否漏液。漏液发生后需要通过输液系统向空化腔补充液体介质，从而保证空化腔和蒙皮内的多孔结构充盈。

作为一种改进，也可预先在该空化腔内设置液位传感器，从而使得控制器可从该液位控制器中获取到空化腔内的液位情况（由于多孔结构与空化腔是连通的，因此，控制器内的液位也同时说明了多孔结构内的液位情况），并控制输液系统向空化腔内补充液体介质的量（具体地，根据当前液位数据（例如，液面高度），以及空化腔和多孔结构内孔隙的总体积即可计算得到，或者，直接根据初始液位（即还未开始防除冰作业时，充盈在空化腔和多孔结构内的液体介质的液位）和当前液位数据计算得到）。当然，该液位传感器和气泡传感器可同时结合使用，也可分别根据实际情况选择任一使用。

作为一种改进，所述空化腔由金属材料围成，其内部为空腔；所述方法还包括：预先利用贯穿空化腔外壁的紧固件（如螺栓）将所述超声波换能器与空化腔连接，并利用胶水粘接。通过紧固件和胶水的双重固定，保证超声波换能器与空化腔外壁的紧密连接。

作为一种改进，所述紧固件上位于空化腔外壁两侧均套有密封垫片，避免安装孔（例如螺孔）处漏液。

作为一种改进，所述超声波换能器内设置有用于激励超声波的正极饵片和负极饵片，所述正极饵片和所述负极饵片均与所述控制装置电连接。

作为一种改进，所述空化腔内壁、外壁均预先进行光滑处理。进一步保证超声波换能器与空化腔的紧密接触。

作为一种改进，所述多孔介质材料为金属，其内部具有相互贯通的多孔结构。多孔结构能够使得空化效应最大程度的接近冰层或“直达”冰层，使得空化效应产生的振动衰减更小，除冰效果更好。并且，空化效应产生的高压经过多孔结构的作用，进一步增大了除冰效果。

作为一种改进，所述方法还包括预先对所述待防除冰基底的外表面进行疏水性处理，以增大水滴接触角大于90°，甚至达到130°或更大，使得待结冰基底表面保持疏水性，使得冰层脱离更加容易。

作为一种改进，所述液体介质的冰点低于-30℃，避免其结冰。

作为一种改进，所述待防除冰基底内设置有支撑结构（例如，加强筋），用于提高待防除冰基底的强度。

本发明的有益之处在于：

本发明通过超声波空化效应在被冰层所密封的超声空化腔内产生的振动和热量、高压对待防除冰基底外侧的冰层进行清除。相对于现有的机械除冰、液体防/除冰、热防/除冰等方法，其除冰效率高，起效速度快，结构简单可靠。同时，本发明中创造性的采用多孔介质材料来制作待防除冰基底，并且，该待防除冰基底内的多孔结构与空化腔连通，从而使得该空化腔和多孔结构形成一个更大的“超声空化腔”（当其内没有液体介质，且基底外侧也没有结冰时，该超声空化腔通过该多孔结构可与外界连通，而当基底外侧结冰时，该超声空化腔形成一个密封空间），因此，在进行超声波除冰时，超声空化现象不仅可在空化腔内产生，还可在待防除冰基底内部的多孔结构中产生，并且由于待防除冰基底外侧粘附有冰层，使得该空化腔和多孔结构形成一个较大的密闭空间，从而使得整个“超声空化腔”内压力增大，并直接作用在多孔介质材料与冰层接触面上，进而降低冰层的粘附力；同时，多孔结构内液体介质发生空化效应形成的气泡溃灭瞬间产生的振动和释放的热量（即热效应）也将直接作用于多孔介质材料与冰层接触面，进一步降低了冰层与多孔介质材料表面的粘附力，也即使得振动和热效应到达冰层的距离更短，衰减更少，从而大大的提高了除冰效率。

现有技术中提出了一种多级空化机构，然而，该多级空化机构的作用原理是通过间隔设置的多个圆锥孔来增大水流流速，使得水流压力减小以促使发生水力空化效应。首先，由于空化原理不同，其采用水力空化原理，该圆锥孔的作用是为了增大水流流速使得发生水力空化，并且需要保证一定的水流速度，因此，该圆锥孔的孔径通常为厘米级别，远远大于本申请中多孔结构中孔隙的孔径微米级别。其次，本申请中，如前所述，该多孔结构作为空化腔的延伸，同时也在冰层与空化腔之间构建一个直达通道，使得空化效应产生的振动、热能和高压能够直接作用于冰层，而不是作用于基底内侧，再由基底内侧传递至外侧，再传递至冰层，大大降低了对发生空化效率的。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明示例性实施例的一种基于超声空化原理的防除冰方法的流程图；

图2为基于超声空化原理的防除冰方法原理图；

图3为超声波换能器的结构示意图；

图4为多孔介质材料的微观结构图。

图中标记：1冰层、2蒙皮、3空化腔、4超声波换能器、5气泡传感器、6紧固螺栓、7密封垫片、气泡；201多孔结构、202外表面、203支撑结构、41正极饵片、42负极饵片。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、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清楚、完整地描述。显然，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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。

本文中，使用用于表示元件的诸如“模块”、“部件”或“单元”的后缀仅为了有利于本发明的说明，其本身没有特定的意义。因此，“模块”、“部件”或“单元”可以混合地使用。

本文中，术语“上”、“下”、“内”、“外”“前”、“后”、“一端”、“另一端”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，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的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

本文中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本文中“和/或”包括任何和所有一个或多个列出的相关项的组合。

本文中“多个”意指两个或两个以上，即其包含两个、三个、四个、五个等。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。

待防除冰基底：本文中“待防除冰基底”是指各种领域中，在低温环境下，其表面发生结冰现象的关键部件，例如，飞机机翼、水利大坝闸门、高铁等设备的关键部件。

多孔结构：本文中“多孔结构”是指在各类待防除冰基底材料基础上，采用粉末冶金和熔铸技术等，对待防除冰基底材料进行烧结、熔铸、热处理等，制备出不同孔径分布、孔隙率的多孔结构。例如，所述多孔介质的孔隙率50%~70%，孔径分布为1μm-1mm。

中国专利CN201910708093.6公开了一种利用超声水力空化防除冰的机翼及飞行装置，包括机翼本体，机翼本体的前缘位置处设有包板，包板与机翼本体的内衬蒙皮构成水力空化腔体，水力空化腔体内能够填充液体，水力空化腔体的两侧腔壁分别设有多个喷嘴，两侧的喷嘴分别与供气机构连接，供气机构能够通过喷嘴向水力空化腔内喷入气体，在水力空化腔内填充的液体中形成气泡，水力空化腔体与超声机构连接，超声机构用于诱导水力空化腔体内的气泡产生空化作用。

虽然利用了超声波，但其本质是利用水力空化来实现除冰，然而，超声空化和水力空化是性质相差很大的两种空化形式，两者耦合在一起实际上是非常困难的。因为，水力空化的阈值很低，产生的空泡尺寸很大，形成水力空化云之后反而对超声波形成屏蔽效应，不仅抑制了超声波与内侧水力空泡的相互作用，使耦合局限于很小的范围，同时也降低了超声波用于防除冰的功效。其次，在实际飞行过程中，冰层结于包板外侧，而超声波空化现象产生在包板与内衬蒙皮构成的水利空化腔体内。空化现象产生的振动和热量必须穿透整个包板才能作用在包板外侧的冰层上。然而包板的厚度较大，使得上述振动和热量在传递到外侧后都有较大的衰减，从而进一步使得除冰效率也随之降低。

中国专利CN201910941644.3公开可一种水力空化原理的飞机防除冰装置及飞机机翼，其通过在内外蒙皮之间设置多层间隔布置的空化多孔蒙皮，从而得到一个水力空化发生器，水流依次经由各水力空化多孔蒙皮的圆锥孔的过程中，会产生水力空化，由多层水力空化多孔蒙皮可形成多级水力空化，利用水力空化产生的热量对飞机机翼外蒙皮进行防除冰。然而，如前所述，水力空化的阈值很低，产生的空泡尺寸很大，并且容易发生聚集，从而使得形成水力空化云的能量有限，其防除冰效率较低。

为了解决该问题，本发明提供了一种基于超声空化的防除冰方法，参见图1，本发明的该防除冰方法具体包括步骤：

S1，预先利用多孔介质材料来制作具有多孔结构的待防除冰基底。

在一些实施例中，该防除冰基底可以是利用金属的多孔介质材料来制作具有多孔结构的机翼蒙皮，或者，冰库闸门等设备的关键部件。

S2，在该待防除冰基底接受激励的内侧设置空化腔，且该空化腔与该多孔结构相连通形成一个超声空化腔。

在一些实施例中，该空化腔与待防除冰基底接触的一侧设置多个通孔，使得该空化腔通过该通孔与待防除冰基底内的多孔结构相连通。当然，该空化腔也可采用开口形式结构（例如，“凹”字形结构），及其开口侧直接与待防除冰基底内侧对接（当然，还需要采用密封措施防止液体介质从其与基底对接处漏液），从而使得该空化腔内部空间与多孔结构相连通。

S3，在空化腔远离待防除冰基底的一侧，设置超声波换能器阵列，超声波换能器阵列与控制装置电连接。

S4，利用控制装置控制输液系统向该空化腔和多孔结构内充盈液体介质。

在一些实施例中，预先根据空化腔的体积，以及多孔结构中孔隙的体积得到所要充入液体介质的该超声空化腔内的液体介质的总量（例如，总体积），并存储在控制装置中，当该控制装置接收到相应的控制信号时，即可根据该总量作为参考标准控制输入系统充入该超声空化腔内的液体介质的量。其中，该多孔结构中孔隙的体积可根据孔隙率和孔径分布计算得到。

S5,利用控制装置控制超声波换能器阵列激励超声波，并利用液体介质向多孔结构进行传导，使得空化腔和多孔结构内的液体介质发生超声空化效应。

在一些实施例中，空化腔中的液体介质在超声波激励作用下发生空化效应，生产生大量气泡，同时，超声波激励也会传导至多孔结构内，因此，该多孔结构内的液体介质也会在超声波作用下发生空化效应，并且，由于冰层的覆盖，使得该空化腔和多孔结构形成了一个密闭的空间，也即密闭的超声空化腔，因此，当气泡发生溃灭时，该密封空间内的压力不断产生叠加效应（例如，空化腔内气泡溃灭产的压力与多孔结构内气泡溃灭产业的压力叠加），也即充盈在多孔结构内的液体介质在超声波作用下产生大量的气泡，并与空化腔内所产生的大量气泡溃灭时产生的压力进行叠加，从而使得在多孔材料与冰层接触表面形成一定大小的法向力，降低了冰层与多孔介质材料之间的粘附力；同时，使得大量气泡在溃灭时产生高频振动和释放大量的热量也将通过多孔结构的孔隙直接作用于冰层，提高了防除冰的效率。

本发明的方法通过采用多孔介质材料制成待防除冰基底，并在其内侧设置与其内部的多孔结构连通的空化腔，得到一个可连通外界的超声空化腔，然后再在该空化腔（也即超声空化腔）内侧设置超声波换能器阵列，从而形成了一个基于超声空化的防除冰系统，使得可利用该防除冰系统中的控制装置来控制相应部件（例如，与该控制装置进行数据通信的输液系统、超声波换能器阵列等）的工作进行防除冰。

另外，为了加速冰层的脱落，在一些实施例中，预先在待防除冰基底的外表面（即远离空化腔的一侧）进行疏水性处理，以增大水滴接触角，使得其水滴接触角大于90°，甚至达到130°或更大，使得待防除冰基底外表面保持疏水性，使得冰层脱离更加容易。

在一些实施例，空化腔3由金属材料围成，其内部为空腔，并且预先对其内、外壁均进行光滑处理。

在一些实施例中，该空化腔3的厚度为毫米级别，例如，2mm~10mm，能够保证空化效应的产生即可。另外可以预见的是，空化腔3应当尽量布满待防除冰基底的内部，从而保证其内部所有位置都能够发生空化效应。

如图4所示，本发明中，超声波换能器阵列包括若干与超声波发生系统连接的超声波换能器4；超声波换能器4内设置有用于激励超声波的正极饵片41和负极饵片42。超声波换能器4激励频率为10k~1MHz，其功率小于300W，可根据实际情况选择。所述超声波换能器4的超声波激励端与空化腔3紧密接触，有利于超声波的传导。具体地，超声波换能器4利用贯穿空化腔3外壁的紧固螺栓6与空化腔3连接，并利用胶水粘接。通过紧固螺栓6和胶水的双重固定，保证超声波换能器4与空化腔3底壁的紧密连接。紧固螺栓6上位于空化腔3底壁两侧均套有密封垫片7，避免螺孔处漏液。

通常由于液体自身张力的作用，液体介质不会在多孔介质的外表面自发外溢，然而，利用超声空化效应除冰后，超声空化腔内的压力可能仍存在一定的压力，因此，在高压作用下，液体介质可能会从多孔介质的外表面向外溢出，从而导致超声空化腔内的液体介质减少，继而导致后续进行防除冰作业的效率降低，甚至损坏设备等。

基于此，为了避免液体外溢带来的上述影响，在一些实施例中，在空化腔3内设置了若干气泡传感器5。当超声波换能器阵列停止工作时（或者停止工作一段时间后，例如，1min~3min），通过控制装置控制气泡传感器5实时检测空化腔3内是否有气泡产生。若有气泡则控制装置判定为有漏液现象，从而由控制装置控制输液系统向空化腔和多孔结构进行补液处理。当然，进一步地，当超声波换能器阵列停止工作后，还可定期或实时监测是否空化腔内是有漏液现象。

更进一步地，为了防止液体介质倒流，输液系统的输出端还可以设置单向止回阀。

下面以多孔介质材料制成具有多孔结构的飞机机翼作为待防除冰基底为例，并结合附图对本发明的防除冰方法进行说明。

如图2~图4所示，机翼的蒙皮2由具有多孔结构的多孔介质材料制成；并在蒙皮2与超声波换能器阵列之间设置有空化腔3；空化腔3与蒙皮2接触的一侧开有通孔，使得该空化腔与蒙皮内的多孔结构相连通形成超声空化腔。

初始状态时，利用控制器控制输液系统向空化腔3以及蒙皮2多孔结构内充盈有液体介质（得到初始液位），其冰点低于-30℃。

如图4所示，在一些实施例中，多孔介质材料为金属，其内部具有相互贯通的多孔结构，这使得空化现象可在蒙皮2内部产生，从而使得气泡8破裂时产生的振动和热量、高压几乎直接作用于冰层1底部，从而使得冰层1底部快速融化并从蒙皮外侧脱落。

多孔介质材料相较于一般的蒙皮在强度上可能会有一定程度的下降，因此为了解决该问题，本发明中，在蒙皮2内设置有有支撑结构，例如加强筋等等。当然，其他基底内部也可根据实际情况设置相应的支撑结构。

为了让空化效果顺利的产生，本发明中，在蒙皮2和超声波换能器阵列之间设置有空化腔3；空化腔3相较于蒙皮2内部的多孔结构，其空间更加充裕，能够产生更多的气泡，使得空化效应充分发生。

为了让空化效应进行更加充分，在机翼蒙皮与用于激励超声波的超声波换能器阵列之间设置空化腔，并将空化腔与蒙皮内的多孔结构连通，使得该空化腔与蒙皮内的多孔结构整体形成一个“超声空化腔”；通过激励超声波，使得空化腔内产生空化效应，同时向蒙皮内的多孔结构进行传导以在多孔结构内也产生空化效应。

在一些实施例中，还可上述空化腔内设置气泡传感器，该气泡传感器可与所述控制装置进行数据通信；当超声波换能器阵列未工作时，所述控制装置控制所述气泡传感器实时检测所述空化腔内是否有气泡；若所述气泡传感器检测到所述空化腔内有气泡时，向所述控制装置发送触发信号，使得所述控制装置控制所述输液系统向所述空化腔内补充所述液体介质。

在一些实施例中，如前所述，空化腔由金属材料围成，其内部为空腔，因此，预先利用贯穿空化腔底壁的紧固螺栓将所述超声波换能器与空化腔连接，并利用胶水粘接。进一步地，还可在紧固螺栓上位于空化腔底壁两侧均套有密封垫片。更进一步地，还可预先将所述空化腔内外壁均进行光滑处理。

在一些实施例中，超声波换能器的正极饵片和负极饵片均与控制装置电连接，使得可通过该控制装置来控制各个超声波换能器进行工作。

在一些实施例中，还可预先对所述蒙皮的外表面进行疏水性处理，以增大水滴接触角大于90°甚至达到130°或更大，使得待结冰基底表面保持疏水性，使得冰层脱离更加容易。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。

上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (10)

1.一种基于超声空化原理的防除冰方法，其特征在于，包括：

预先利用多孔介质材料来制作具有多孔结构的待防除冰基底；所述多孔介质的孔隙率50%~70%，孔径分布为1μm-1mm；

在所述待防除冰基底的内侧设置空化腔，且所述空化腔与所述多孔结构相连通形成一个与外界连通的超声空化腔；而当所述待防除冰基底外侧结冰时，所述超声空化腔处于密封状态；

在所述空化腔远离所述待防除冰基底的一侧外壁，设置超声波换能器阵列，所述超声波换能器阵列与控制装置电连接；

利用所述控制装置控制输液系统向所述空化腔和所述多孔结构内充盈液体介质；

利用所述控制装置控制所述超声波换能器阵列激励超声波，并利用所述液体介质向所述多孔结构内进行传导，使得处于密封状态的所述超声空化腔中所述空化腔和所述多孔结构内的所述液体介质产生超声空化效应。

2.根据权利要求1所述的一种基于超声空化原理的防除冰方法，其特征在于：所述空化腔内设置有气泡传感器，所述气泡传感器可与所述控制装置进行数据通信；所述防除冰方法还包括步骤：

当所述超声波换能器阵列未工作时，所述控制装置控制所述气泡传感器实时检测所述空化腔内是否有气泡；

若所述气泡传感器检测到所述空化腔内有气泡时，向所述控制装置发送触发信号，使得所述控制装置控制所述输液系统向所述空化腔内补充所述液体介质。

3.根据权利要求1所述的一种基于超声空化原理的防除冰方法，其特征在于：还包括步骤：预先将所述空化腔内壁、外壁均进行光滑处理。

4.根据权利要求1所述的一种基于超声空化原理的防除冰方法，其特征在于：在所述空化腔的外壁设置超声波换能器阵列时，利用贯穿所述空化腔外壁的紧固件将所述超声波换能器与所述空化腔连接，并利用胶水粘接。

5.根据权利要求4所述的一种基于超声空化原理的防除冰方法，其特征在于：所述紧固件上位于所述空化腔外壁两侧均套有密封垫片。

6.根据权利要求1所述的一种基于超声空化原理的防除冰方法，其特征在于：还包括：

预先对所述待防除冰基底的外表面进行疏水性处理，使得所述待防除冰基底外表面的水滴接触角为90°~130°。

7.根据权利要求1所述的一种基于超声空化原理的防除冰方法，其特征在于，所述空化腔的厚度为2mm~10mm，和/或，所述待防除冰基底的厚度为1mm~5mm。

8.根据权利要求1所述的一种基于超声空化原理的防除冰方法，其特征在于：所述超声波换能器内设置有用于激励超声波的正极饵片和负极饵片，所述正极饵片和所述负极饵片均与所述控制装置电连接。

9.根据权利要求1所述的一种基于超声空化原理的防除冰方法，其特征在于：所述多孔介质材料为金属，其内部具有相互贯通的所述多孔结构。

10.根据权利要求1所述的一种基于超声空化原理的防除冰方法，其特征在于：所述液体介质的冰点低于-30℃。