机翼结冰过程中过冷水滴运动轨迹的数值研究

为了掌握机翼不同形态下的过冷水滴运动轨迹,采用有限体积法求解欧拉方程,计算出翼型的外部流场参数,然后采用拉格朗日法、标准四步龙格-库塔格式计算模拟过冷水滴在流场中的运动轨迹.主要计算了NACA0012翼型的外部流场特性,分析在速度、温度、投放位置、推进时间间隔等因素不变的情况下,来流攻角和水滴直径对水滴轨迹的影响.结果表明,来流攻角不同,过冷水滴于上下翼面的撞击区明显不同;过冷水滴的直径越大,其在翼面的分布范围越广.     

壁面过冷度对液滴撞击动力学的影响

为深入探究液滴撞击过冷壁面的动态特性以及不同参数对液滴铺展过程的影响,针对液滴撞击硅片的动态铺展行为进行了可视化实验研究,通过改变撞击速度以及液滴尺寸获得了大范围韦伯数下液滴铺展特性随壁面过冷度变化的普遍规律。结果表明,壁面过冷条件下,在不同韦伯数区域,液滴最大铺展直径随壁面温度的升高呈现不同的变化趋势。在低韦伯数区域(We<190),由于液体黏性及表面张力降低,液滴最大铺展因子随着壁面过冷度的降低而增大;在高韦伯数区域(We>190),液滴最大铺展因子随着壁面过冷度的降低呈现先下降后上升的趋势,该非线性趋势是壁面温度上升导致最大无量纲指状长度的减量与最大内部铺展因子的增量相互竞争的结果;韦伯数为209时,壁面温度从-36.6℃上升至-27.6℃,导致最大铺展因子降低5.9%;较大的韦伯数是液滴四周形成指状形态的前提,较低的壁面温度会加剧液膜减速从而强化该形态;液滴达到最大铺展直径的时间随着壁面温度的上升略有增加,随着液滴尺寸的增加显著增加,但几乎不随撞击速度发生变化。研究结果揭示了壁面过冷度对液滴撞击动力学的显著影响,可为控制固-液接触面积的新策略提供理论依据。     

发动机进气流量对前缘水滴撞击特性的影响

为了掌握发动机进气流量对水滴撞击特性的影响规律,采用欧拉方法建立水滴运动方程,基于分区多块结构网格体系求解水滴运动轨迹,提出了复杂外形飞机水滴撞击特性的计算方法.基于该方法对发动机进气道唇口进行水滴撞击特性分析,研究了不同发动机进气流量对进气道唇口水滴撞击特性的影响.结果表明,发动机进气流量越大,水滴收集系数最大值越大.因此,航空发动机吊舱进气道前缘的防除冰系统设计必须考虑不同飞行状态下进气流量的影响.     

水滴撞击水平壁面的实验研究及数值分析

针对水滴撞击飞机表面时互相干扰，形成水滴铺展、回弹等动力学行为，使飞机结冰机理更加复杂的问题，对不同条件下水滴撞击壁面的影响特性展开研究。通过实验与数值模拟相结合的方法研究了水滴直径、壁面温度、壁面材料以及初始速度等条件与水滴的铺展和回弹过程之间的关系，并得到铺展系数与各影响参数之间的关联式。研究结果显示：增大水滴直径对最大铺展具有促进作用；壁面温度越大对水滴铺展越有利，但壁面温度过低时，会导致水滴底部冻结，铺展和回弹受限制；壁面材料为有机玻璃，对铺展最有利；水滴初始速度越大越有利于水滴铺展。     

翼面结冰对翼身组合体气动特性影响研究

飞机翼面结冰会影响气动性能,危及飞行安全.针对翼身组合体的翼面结冰问题,设计3种不同的冰型:钝头体、双角体和尖头体,对结冰前后的绕流流场及气动特性,采用数值方法进行分析研究.利用多块网格技术,结合法向外推代数方法和求解椭圆型偏微分方程方法,生成计算网格,采用中心有限体积法、LU-SGS双时间隐式推进算法,结合B-L湍流模型,运用流场分区求解技术,完成绕流流场的N-S方程数值模拟.计算与试验数据进行对比分析,说明了所采用方法的可行性和正确性,并给出了不同冰型对气动特性的影响结果.     

结冰路面抗滑性能分析及对交通安全影响研究

采用摩擦接触理论和有限元方法分别计算了路面不同结冰工况下的汽车制动距离,并进行现场制动试验验证。结果分析表明,采取防冰措施可大幅降低制动距离和提高行车安全性,建议冰雪天气控制行车速度不超过60km/h,小汽车和货车的车辆间距分别不低于80m和100m,且宜采取间断放行方式以策安全。     

净化工艺对铜过冷度的影响

对大体积液态铜在真空熔炼条件下用熔融钠钙玻璃净化后的过冷度进行了实验研究。     

涂层弹性模量对结冰附着强度的影响

通过对铝合金及聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)基底涂覆不同弹性涂层进行表面改性,研究了涂层弹性对基底结冰附着强度的作用。用单组份室温硫化硅橡胶WH-705与BOPP进行对比。采用水杯制冰结冰强度测试试验法,以结冰切向附着力为指标,测量铝合金和PMMA两种材料(典型金属和非金属材料)基底表面未涂覆和涂覆弹性涂层后的结冰附着强度。试验结果表明,相对于标准基底,涂覆弹性涂层后基底表面结冰强度有显著变化。其中,涂覆硫化硅橡胶的铝表面结冰强度降低73.27%,PMMA表面降低14.85%。分析表明,涂层的弹性系数、分布规律等对结冰附着强度的影响显著。本文研究可为弹性涂层在防除冰方面的实际应用提供依据。     

表面形态对结冰附着强度的影响

以水结冰过程相变膨胀为理论基础,利用试验优化设计方案以亚克力(PMMA)为材料设计加工了凹陷形态试样,并对其进行表面水结冰附着强度测试。试验表明,PMMA表面上的凹陷形态虽然实际上增加了水(冰)与材料的接触面积(冻结界面),但部分试样结冰附着强度较光滑板附着强度有明显降低。通过对水结冰过程的形态显微观察分析指出,基体表面上的宏观凹陷形式通过水结冰的相变过程对冰/固界面的影响作用,会造成结冰附着强度的降低。     

HMX粒度对其撞击感度的影响研究

通过实验研究了6种粒度HMX的撞击感度，以及将粗细颗粒的样品按一定比例级配后对撞击感度的影响．结果表明，HMX粒度与其撞击感度存在显著的线性相关关系，经粗细颗粒级配后的样品的撞击感度介于粗颗粒样品和细颗粒样品的撞击感度之间，且随着细颗粒所占比例的增大，级配样品的撞击感度减小．本文从理论上对实验结果进行了探讨。     

HMX粒度对其撞击感度的影响研究

通过实验研究了6种粒度HMX的撞击感度,以及将粗细颗粒的样品按一定比例级配后对撞击感度的影响.结果表明,HMX粒度与其撞击感度存在显著的线性相关关系,经粗细颗粒级配后的样品的撞击感度介于粗颗粒样品和细颗粒样品的撞击感度之间,且随着细颗粒所占比例的增大,级配样品的撞击感度减小.本文从理论上对实验结果进行了探讨.     

振动对无机盐相变材料过冷度的影响

通过对无机盐溶液相变材料冷却过程施加振动,研究了振动对蓄冷剂过冷度的影响.实验采用10%碳酸钠溶液作为蓄冷剂,振动功率变化为0~20 W.在恒温槽内温度为-6.7℃时,比较了蓄冷剂有无振动条件下的步冷过程;以及恒温槽内温度为-7.2℃时,振动强度为0~20 W的步冷过程.结果表明:振动加快了蓄冷剂的冷却速度、缩短了冷却时间、减小了过冷度;振动强度越大,减小过冷度的效果越明显;当振动强度为20 W时,能减小过冷度约2.0℃.同时振动能起到细化晶粒的作用.     

成核添加剂对低温相变蓄冷材料过冷度的影响研究

实验研究了成核剂对低温相变材料过冷度的影响.以冷藏工业中常用的-6~-7℃为目标相变温度,NaCl,KCl,NH4Cl三种盐溶液为实验对象.首先查找相图确定了它们在目标相变温度发生相变时的浓度,然后以此浓度为对象,进行了成核剂添加实验.结果表明添加0.02%硅藻土的10%NH4Cl溶液,添加0.1%CuS的12%KCl溶液和添加1%硼砂的12%KCl溶液,以及添加0.02%硅藻土的10%NaCl溶液和添加1%硼砂的10%NaCl溶液可以较好降低过冷度.实验还发现,在连续实验中KCl溶液较易出现环状结冰,环状结冰的相变时间比普通结冰方式要长近一个小时.     

结冰对翼型和多段翼型绕流及气动特性影响研究

对翼型结冰问题，在结冰条件下，利用数值方法分析研究翼型和多段翼型绕流流场及气动特性的影响。对于翼型和多段翼型，采用分区多块网格技术，结合法向外推的代数方法和求解椭圆型方程方法，生成高质量计算网格。采用中心有限体积法，以及Runge-Kutta显式时间推进格式，结合B—L代数湍流模型，运用流场分区求解算法，完成了绕流流场的N-S方程数值模拟，进一步针对3种不同的冰型：钝头体、双角体和尖头体冰型，分析不同形状的冰型对翼型和多段翼型绕流流场及气动特性的影响。     

粘合剂造粒对高氯酸钾撞击感度的影响

选择粘合剂与高氯酸钾的质量比为3/100、5/100、7/100、9/100、12/100,利用CGY-1型撞击感度仪分别测定虫胶、酚醛树脂、清油和沥青四种粘合剂对高氯酸钾造粒后的撞击感度,并分析引起感度变化的原因。结果表明:与纯高氯酸钾的撞击感度相比,任何一种粘合剂的加入,都使造粒后的高氯酸钾撞击感度升高,小配比时的撞击感度明显高于大配比。不同粘合剂对高氯酸钾造粒后,引起撞击感度的变化趋势一致,即随着粘合剂用量增大,撞击感度值先增大后减小,当粘合剂与高氯酸钾的质量比为5/100时,撞击感度值最高。感度变化原因在于微胶囊结构的形成、粘合作用力的不同、造粒工艺引起表面结构的变化及粘合剂层的存在。当高氯酸钾作为氧化剂用于烟火药时,必须添加适量的钝感剂,才能保证造粒后的安全。     

撞击松粉机对制粉工艺效果的影响

通过对撞击机撞击前后的物料进行粒度分级、出粉率的测定和粉质的化验，讨论了撞击机对制粉效果的影响以及在不同撞击强度下撞击机对面粉品质的影响，实验结果表明：经过撞击后，大颗粒物料的数量大幅降低，小颗粒物料的数量大幅增加，中小颗粒的数量变化不大；前路心磨使用撞击机可大大提高出粉率，面粉灰分虽略有增加，但增幅不大；撞击强度大，面粉的内在品质略有降低。     

撞击松粉机对制粉工艺效果的影响

通过对撞击机撞击前后的物料进行粒度分级、出粉率的测定和粉质的化验,讨论了撞击机对制粉效果的影响以及在不同撞击强度下撞击机对面粉品质的影响.实验结果表明:经过撞击后,大颗粒物料的数量大幅降低,小颗粒物料的数量大幅增加,中小颗粒的数量变化不大;前路心磨使用撞击机可大大提高出粉率,面粉灰分虽略有增加,但增幅不大;撞击强度大,面粉的内在品质略有降低.     

横向撞击对竖直桩影响的动力分析

针对桩基础施工中使用机械清理桩头时经常遇到的撞击问题,把桩周土当作Winkler地基,运用弹塑性碰撞理论,由拉氏正变换和逆变换解析得到了桩顶受到横向冲击荷载时桩的瞬态横向动力响应;通过变换不同的桩土参数,对有限长桩和无限长桩的最大无量纲响应沿深度的变化曲线进行了分析比较.结合相应的工程实例,对竖直桩的配筋及所能承受的横向撞击速度的临界值(0.22 m/s)作了探讨,并提出了相应的施工改进措施,如控制撞击速度或调整桩身配筋等.     

大失准角传递对准杆臂效应影响研究

从舰船舰载机惯导系统传递对准实际需要出发,针对刚性舰船载体分析杆臂效应对子惯导系统速度、加速度(比力)影响,在大角度失准角情形下引入标称失准角和计算失准角概念构建传递对准速度姿态匹配非线性误差模型,对系统误差模型展开状态参数估计研究,通过比较研究杆臂矢量对子惯导系统失准角估计误差及其对准精度的影响以及不同初始杆臂矢量对标称失准角估计误差及其精度影响情况,验证本模型在舰船舰载机惯导系统海上对准有效性及其对准精度.     

弱磁场对去离子水及蔗糖溶液过冷过程的影响

为了研究溶液过冷度和过冷时间在磁场作用下的变化规律,研究了弱直流磁场作用下去离子水和蔗糖溶液的过冷现象。采用亥姆霍兹线圈产生匀强磁场,线圈连接到可以改变输出电流值的直流电源上,从而可以控制磁场强度的大小。研究去离子水以及4种不同质量分数的蔗糖溶液(ω₁=2%、ω₂=5%、ω₃=8%、ω₄=10%)在直流磁场作用下的过冷度及过冷态时间的变化,在冷却和冻结过程中记录溶液温度和时间。结果表明:对于去离子水,直流磁场会提高过冷度,过冷时间会有所延长;而对于蔗糖溶液,不同强度的直流磁场对不同质量分数的蔗糖溶液过冷过程的影响呈现多极值现象。该试验结果可以为磁场应用于控制溶液的冷冻干燥过程提供指导。