防冰系统喷嘴结构对冷热空气掺混性能的影响

为了分析燃气轮机进气防冰系统的性能,降低过滤器烧伤的风险,针对某燃气轮机防冰系统,采用三维数值模拟方法探讨了不同的射流孔孔径、孔数以及不同引气流量条件下防冰热气与主流冷空气的掺混效果。计算结果展示了射流孔喷出的热气与主流冷空气的掺混现象及其向下游输运的整个过程,表明吹风比（Br）是影响热气与主流掺混的关键参数,减小射流孔孔径、增大引气流量都会提高射流孔Br,使热空气与主流冷空气掺混的更加均匀,而在射流孔孔径和引气流量不变的前提下,增加射流孔数目不会对掺混起到积极的作用。     

航空发动机进口帽罩结/防冰特性试验研究

航空发动机进口帽罩作为发动机重要的进口部件,防冰能力关乎发动机性能甚至影响飞行安全。为了研究航空发动机进口帽罩防冰性能,通过冰风洞对进口帽罩进行结/防冰试验,得到了进口帽罩表面结冰状况随热气流量、来流温度、来流风速的影响规律。试验结果表明：进口帽罩防冰能力从尖锥头部到帽罩后端逐渐增强;帽罩防冰能力随热气流量增加而提升;帽罩表面冰型随来流温度、来流风速变化而发生改变;帽罩表面结冰区域随风速增加而扩大。研究成果可以为进口帽罩防冰系统设计和验证提供重要指导。     

船舶进气装置引气防冰的数值模拟

船舶防冰系统通过某级低压压气机引入热气来加热冷的来流湿空气,实现升高进口温度、降低相对湿度,防止进气结冰。采用理论分析、数值模拟等手段,通过调整方案、孔径及喷嘴喷射角度等参数,达到比较好的引气防冰效果。结果显示热气引气压力过大时,喷嘴出口马赫数过高,将产生很大的压力损失和气动噪声;模型2的掺混效果和防冰效果比较好。     

直升机进气道防冰试验方法设计与试验初探

进气道结冰是飞机结冰中最危险的情况,造成降低发动机功率、增大了飞行负载等一系列危害,因此,发动机进气道防冰试飞尤为重要。本文在对国军标及适航相关标准研究的基础上,结合国外结冰的地面试验及飞行试验方法,设计了一种新的进气道防冰系统测试及试验方法,并开展试验验证,通过对试验结果深入分析发现了试验方法的不足,对后续直升机进气道的防冰试验具有指导意义。     

热气防冰系统防冰腔的分析与研究

本文主要针对民用飞机热气防冰系统机翼防冰腔进行了分析与研究,通过对流速、换热面积和结构影响等参数的分析,结合对现有民用飞机机翼防冰系统的调查,发现现有民用飞机采用微引射式——防冰前后两腔、前腔内布置分配管的型式;该型式防冰腔的换热效率与热气流流速、热气与蒙皮的接触面积等参数有关,并且防冰腔受到结构的约束。热气流速越大、热气与蒙皮的接触面积越大,换热效率越高。     

风机叶片防冰、除冰方案探讨

对于安装在湿度大，高寒地区的风机，其叶片，风速仪等部件容易结冰。叶片结冰会对风机运行遣成极大的危害，该文重点介绍叶片防冰，除冰的措施方案，比较分析各方案的优缺点。     

飞机发动机结冰研究进展

针对飞机发动机防／除冰技术的进展,分析了美国AEDC和意大利CIRA冰风洞的发动机结冰试验概况,综述了我国冰风洞建设及结冰试验的现状;对冰风洞试验的重要参数液态水含量(LWC)和液滴粒径(MVD)的测量研究进行了探讨;从流场计算、水滴撞击特性计算、模型表面能量平衡计算、冰形计算4个方面总结了结冰模拟方法的进展,并比较了不同方法的优缺点。最后针对当前的研究现状,提出了发动机结冰研究进一步的发展趋势。     

冷却塔的防冰技术研究

冷却塔的百叶窗结冰是北方冷却塔普遍存在的问题。百叶窗结冰会影响塔的冷却效果,增加结构负荷,降低结构的使用寿命,破坏冷却塔的填料,不可避免地造成冷却效率降低,增加反转化冰的频率,造成能耗高、风机故障频繁。通过对冷却塔结冰原因的分析和防冰解决方案的可行性研究,给出了具体解决方案,并应用于实际,取得良好的效果和经济效益。利用该防冰技术可以有效解决冬季北方百叶窗结冰的难题。     

风扇叶片结冰对航空发动机不平衡响应影响研究

航空发动机风扇叶片结冰对转子不平衡具有显著的影响;并导致发动机推力的损失。针对风扇叶片结冰对转子不平衡的影响问题,采用结冰软件详细分析了商用航空发动机风扇叶片结冰情况。基于隐式动力学模型研究了风扇叶片结冰引起的整机转子不平衡。通过整机有限元模型研究了风扇叶片结冰对不同支撑轴承载荷和位移的影响;进一步研究了不平衡条件下转子和静子的间隙。研究结果表明风扇叶片结冰质量的最大工况为地面慢车状态,对一号轴承和二号轴承有一定的影响。提出的分析方法可以为风扇叶片防冰设计和验证提供指导。     

直升机进气道防冰试验方法设计与试验

进气道结冰是飞机结冰中最危险的情况,有可能降低发动机功率、增大了飞行负载等一系列危害,因此,发动机进气道防冰试飞尤为重要。在对国军标及适航相关标准研究的基础上,结合国外结冰的地面试验及飞行试验方法,设计了一种新的进气道防冰系统测试及试验方法,并开展试验验证。通过对试验结果深入分析发现了试验方法的不足,对后续直升机进气道的防冰试验具有指导意义。     

水平轴风力机叶片翼型霜冰结冰的数值研究

本文利用FLUENT UDF对水平轴风力机叶片翼型霜冰结冰的情况进行了数值模拟,得到不同环境参数下,叶片翼型霜冰结冰的特性。对结冰翼型气动性能的分析结果表明,叶片结冰后,最大升阻比下降了36.7%,严重降低气动性能,在严重降低风力机性能的同时,对叶片本身安全造成影响。     

飞机防冰系统设计中气象条件模拟及参数测量方法

 飞机结冰的气象条件是防冰系统设计的重要依据。在综述国内外飞机结冰的气象条件及标准、气象参数地面模拟设备及模拟方法的基础上,针对中国气候特点及不同飞机类型,分析了防冰系统设计中气象条件的选取原则,给出了某型运输机、直升机、战斗机的典型试验条件。结合国内现有冰风洞的设计及试验经验,阐述了冰风洞气象条件的模拟方法:以闭环控制的制冷系统实现低温环境,以风扇动力系统模拟产生高速气流,以喷雾系统产生人工云,并通过调节喷雾水压、喷雾气压以及喷嘴开启个数实现对液态水含量和云雾粒子直径的控制;探讨了液态水含量、云雾粒子直径以及云雾均匀性等气象参数的测量方法。     

氟化改性硅树脂制备的超疏水涂层防覆冰性能

研究具有超疏水表面特性的疏水涂层实际防覆冰效果.首先理论分析了水滴在固体表面浸润性影响因素,利用不同硅烷水解缩合反应制备出低表面能的含氟硅树脂,之后引入分形理论在含氟硅树脂中添加二氧化硅微粒制备疏水涂层.观察掺杂微粒的涂层表面微观结构,并测试水滴在不同涂层表面的接触角;为直观分析涂层防覆冰效果,将不同涂层涂覆试验件后在结冰风洞中进行覆冰测试.结果显示掺混不同量级微粒的疏水涂层表面形成复合粗糙结构,有着更好的粗糙度;含氟硅树脂表面水滴接触角较普通硅树脂提升10°,含有不同量级粒径微粒的涂层表面水滴接触角较单一粒径微粒掺混的涂层提升近20°,达到超疏水表面效果;具有复合微观结构的疏水涂层涂覆的试验件在5 m·s-1和15 m·s-1的风速下较无涂层表面覆冰减少率分别达到35.6％和25.9％,较只有一级粗糙结构的表面有效防覆冰时间长,具有较好的防覆冰能力.结果表明本文设计的超疏水涂层达到超疏水表面效果,且具有较好的防覆冰性能.     

风力发电机叶片覆冰状况及防冰除冰措施

适用于寒冷气候条件的风力发电机研究已成为可再生能源领域广为重视的方向。针对环境因素、翼型、风机型号和运行状态等多因素协同作用下的叶片覆冰特性,依据能量分配理论和叶片表面温升特性,论述了主动防冰除冰技术的结构、热载荷分布以及能量传递方式。被动防冰除冰技术中,具有水滴自去除效应的涂层优势显著,依据涂层的防冰机理、导热导电性和化学稳定性等方面,论证其应用在风力发电机叶片上的可行性。最后,防冰涂层与电加热结合构成的复合防冰除冰结构,有效降低能耗、减少回流水结冰,但在涂层表面润湿性转变、导热率和耐久性等方面的研究尚存一定的争议,将是未来主要的研究方向。     

结冰对扑动翼气动特性影响的计算分析

为了研究不同结冰条件对风力机叶片翼型气动特性的影响,本文采用计算流体力学中的有限体积法,对不同结冰类型、不同结冰时间以及不同结冰位置三种结冰情况下的扑动翼型的气动力进行了系统的计算分析;通过与非结冰的干净翼型相对比,分析了在不同结冰情况下翼型的气动力以及周围流场的变化差异.此外,本文还研究了在相同结冰情况下由于翼型的基本形状变化所引起的气动力特性的差异.结果表明,结明冰要比结霜冰对翼型的气动性能影响更大.在扑动状态下,非对称翼型比对称翼型更容易受到结冰的影响.     

发动机进气道防冰计算方法研究

本文介绍了发动机进气道结冰的危害,阐述了进气道前缘与机翼防冰计算方法的差异,分析了发动机进气道防冰计算的技术难点,提供了相应的可行性解决方案,总结了国内外进气道前缘防冰计算的现状,并对国内进气道前缘防冰计算提出了若干建议。     

后掠翼结冰数值模拟及实验研究

为研究带后掠角机翼的结冰数值模拟方法,通过建立三维结冰初始水膜模型以及结冰增长模型,对带后掠角的机翼进行结冰数值仿真。为验证模型的准确性,使用FENSAP-ICE软件进行同工况数值仿真,并且设计加工了30°后掠角的NACA0012翼型进行结冰风洞实验。结果表明：本模型能够对后掠翼的明冰工况进行仿真,仿真冰型与FENSAP-ICE冰型轮廓大致相同;本文计算的冰型与实验结果吻合较好,在冰角处的形状有差异但冰生长的总体趋势和大致结冰量与实验一致,沿展向不同截面冰型增长趋势也与实验大致一致。可见本文的后掠翼结冰数值模拟方法能够进行后掠翼结冰外形的计算。     

覆冰条件下旋转风力机叶片振动特性及其影响因素分析

为探究覆冰条件下旋转风力机叶片振动特性,分析温度、湿度、风速、运行时间四个因素对覆冰叶片振动特性的影响,以1:12.5建立的实体风力机模型为研究对象,搭建旋转风力机叶片覆冰振动测试试验台,设计四因素三水平正交试验,采用环境激励(风激励)和多点拾振的方法进行模态测试。试验研究了不同覆冰状态下旋转风力机叶片的振动特性及其变化规律;以最大振动频率为评价指标,分析四个因素对覆冰风力机叶片振动特性的影响。结果表明:相同覆冰条件下,覆冰厚度不变,旋转风力机叶片振动频率由叶尖至叶根逐渐减小;覆冰位置不变,覆冰厚度增加,旋转风力机叶片振动频率逐渐降低;旋转风力机叶片运行环境温度和湿度变化对其振动频率的影响较大。为进一步分析覆冰条件下旋转风力机叶片的位移响应和振型变化,建立了风力机三维模型,利用ANSYS软件对其进行谐响应分析,分析结果显示不同覆冰状态下叶片振型变化无明显差异,覆冰厚度增加,叶片位移响应值明显增大。研究结果可为覆冰条件下风力机运维策略选择及叶片覆冰安全监测提供理论参考。     

埃洛石防冰涂料的制备及性能研究

制备了含有埃洛石气凝胶的防冰涂层,对比了埃洛石和埃洛石气凝胶2种填料对涂料的机械强度、粘度、结冰温度和疏水性的影响。通过扫镜电子显微镜、傅里叶变换红外光谱、接触角检测和结冰温度测试等方法对试样进行了表征。研究结果表明,埃洛石气凝胶能够有效地提升涂料的机械强度、疏水性和结冰率等性能。     

基于流场显示技术的冰污染平尾失速试飞技术

飞机结冰后的平尾失速（冰污染平尾失速）问题严重威胁着飞行安全。为深入研究飞机结冰后的平尾失速敏感性、建立优化的试飞状态矩阵，国内首次将流场显示技术应用于某型飞机带模拟冰型条件下的平尾失速敏感性验证试飞中。基于试飞中的流场特性和载荷响应，研究了试验飞机的平尾失速特性及失速裕度，对比分析了不同冰型、不同襟翼偏度、不同重心状态下飞机的平尾失速特性，建立了优化的试飞状态矩阵。结果表明：利用流场显示技术可以直观、有效的判断飞机结冰后的平尾失速敏感性以及临界试飞状态，对飞机气动设计的优化及试飞效率的提高具有重要意义。