过冷大水滴结冰探测方法研究

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1、分类号学号M201272187学校代码10487密级硕士学位论文过冷大水滴结冰探测方法研究学位申请人：胡文月学科专业：检测技术与自动化装置指导教师：叶林教授答辩日期：2015年5月AThesisSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringResearchesonSupercooledLargeDropletIcingDetectionMethodsCandidate:HuWenyueMajor:MeasuringTechnologyandAuto

2、maticDeviceSupervisor:Prof.YeLinHuazhongUniversityofScienceandTechnologyWuhan,430074,P.R.ChinaMay,2015独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学

3、校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在年解密后适用本授权书。本论文属于不保密□。（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日华中科技大学硕士学位论文摘要在飞机结冰问题中，过冷水滴粒径的不同会对飞机结冰产生不同的影响，当飞机飞行时，可能会遇到水滴粒径超过50um的过冷大水滴（SupercooledLarg

4、eDroplet，SLD）结冰环境。SLD结冰通常会超出飞机现有的结冰防护区，大规模地在飞机机翼表面形成冰型粗糙的后流冰，对飞机机翼造成严重的外形破坏，严重影响机翼外流场特性，进而影响飞机的空气动力学特性。相对于常规结冰来说，SLD结冰面积较大，结冰速率较快，产生的后果更加严重，对飞机飞行安全造成更加严重的威胁。目前，美国联邦航空管理局已对原有的结冰包线进行了修正，使其包含了SLD结冰环境。本文在分析SLD结冰特性的基础上，首先基于其撞击特性，使用仿真软件设计出一种能够区分SLD结冰和常规结冰的探头二维构型。然后，基于探头二维构型，提出了基于光纤结冰传感器的

5、SLD结冰探测方法，设计出光纤式SLD结冰探测系统，该系统能够较为灵敏地探测探头表面光纤结冰传感器所处位置的结冰，并得到结冰厚度。进一步，为了更全面地得到探头表面的结冰状况，提出了基于图像处理技术的SLD结冰探测方法，设计出图像式SLD结冰探测系统，通过图像处理系统对所拍摄图像的处理，能够得到探头表面的结冰厚度及其分布信息。另外，针对两种SLD结冰探测系统，分布进行了结冰风洞试验和高低温箱试验，验证了探测系统具有区分SLD结冰和常规结冰的功能，并通过试验数据分析，获取到探头表面的结冰信息。关键词：过冷大水滴结冰探测光纤结冰传感器图像处理I华中科技大学硕士学位

6、论文ABSTRACTInaviation,iceaccretionontheaircraftwillbeinfluencedseriouslybythediameterofthesupercooleddroplets.Aircraftsmightsuffersupercooledlargedroplet(SLD)whichdiameterisbiggerthan50um.SLDicingusuallyexceedsthepresenticingprotectionzone.UndercircumstancesofSLD,roughiceridgeformse

7、asily,theshapeoftheairfoilchanges,drainfieldcharacteristicoftheairfoilaltersseriously,andtheaerodynamicperformanceoftheaircraftsdeterioratestremendously.InSLDicing,theicingareaislarger,thefrozenrateisfaster,theconsequencesaremoreseriously,andflightsecurityproblemoccursmoreoften,com

8、paredtonormalicing.Atprese