过冷大水滴动力学特性的温度影响实验研究

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2、硏究方向航空宇航推进系统结冰．、Ａ方ｆ？＇．＂‘．一＊、？’．；：山Ｉ—子．．．＂．Ｖ．人Ｃ／、：矣Ｊ糸；磯；成满一Ａ＾－．；？’鴻爹舉巧巧Ａ、．親＾年？空气动力硏究与发展中私硏究生部Ｈ夢’：＇‘－＇、＾二零五年六月心；．＾‘；．、萬斬：，、麵＾？矣＾編赫遷矣听、一’＇．＊？产巧１南苗激．石？，；公＼ExperimentalStudyontheTemperatureEffectoftheDynamicCharacteristicsoftheSupercooledLargeDropletByWANG,QiaoAThesis

3、SubmittedtotheGraduateFacultyofChinaAerodynamicsResearchandDevelopmentCenterfortheDegreeofMasterofAerospacePropulsionTheoryandEngineeringAcademicAdvisorXIAO,JingpingChinaAerodynamicsResearchandDevelopmentCenterGraduateSchoolJune2015独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果，论文中有关资料和数据是实事求是

4、的。尽我所知，除文中已经加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表和撰写过的研究成果，也不包含为获得中国空气动力研究与发展中心或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的研究者对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明。学位论文题目：过冷大水滴动力学特性的温度影响实验研究学位论文作者签名：日期：2015年6月18日学位论文版权使用授权书本人完全了解中国空气动力研究与发展中心有关保留、使用学位论文的规定。本人授权中国空气动力研究与发展中心可以保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子文档，允许论文被查阅和借阅；可以将学位论文的全部或部分内容编入

5、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、汇编学位论文。保密学位论文在解密后适用本授权书。□公开□保密（密级：保密期限：年）学位论文题目：过冷大水滴动力学特性的温度影响实验研究学位论文作者签名：日期：2015年6月18日指导教师签名：日期：2015年6月18日硕士学位论文过冷大水滴动力学特性的温度影响实验研究摘要近些年因过冷大水滴（SupercooledLargeDroplet，以下简称SLD）结冰造成的飞行事故引起了人们的高度关注和研究热潮。SLD是指云层中平均直径超过100m的过冷水滴，其区别于小水滴的主要特征是具有明显变形、破碎、飞溅等动力学行为，

6、这类水滴的结冰会使大多数的防除冰系统无法实现完全除冰，造成飞机气动性能的急剧下降，特别是飞机发动机部件的SLD结冰，会使发动机进气道流场特性发生巨大变化，降低进气道效率，冰脱落更是容易损坏叶片，严重时甚至会导致发动机熄火，极大地威胁飞行安全。国内外SLD动力学研究几乎都是在常温下开展实验研究，结冰模拟采用的SLD动力学模型也都是从常温实验数据中统计获得的。而真实飞机结冰的环境温度通常在0℃~-20℃，SLD处于这种低温环境下的物理性质、内压分布以及周围介质（空气）物性的变化，会对水滴的变形、破碎、飞溅等动力学特性产生一定的影响，进而对飞机结冰产生影响。因此低温环境下SLD动

7、力学特性的变化，对传统SLD动力学模型的修正有着重要意义。本项研究紧紧围绕温度这一影响因素，以常、低温对比实验为研究途径，开展了不同温度下的SLD动力学特性研究。通过设计使水滴发生破碎的快速收缩风道，采用压电式的水滴发生方式以及高速摄像技术，解决了水滴直径、速度控制以及水滴图像捕获的技术难题，同时通过气流标定、水滴图像处理技术和建立水滴热传导模型解决了水滴直径、速度、温度以及水滴周围气流速度等系列参数的测量问题，并完成了实验系统和方法的可行性和可靠性验证。在不同环境温度下开展了SLD动力学特性对比实验，实验研究表明