本發(fā)明涉及結(jié)冰實驗領(lǐng)域，尤其涉及一種覆蓋多種云霧條件的冰風(fēng)洞噴霧系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、飛機在飛行過程中可能遭遇結(jié)冰氣象，從而引發(fā)飛機氣動面、傳感器以及發(fā)動機進氣部件等關(guān)鍵部位的結(jié)冰。由于結(jié)冰會改變上述部件的氣動外形或封堵傳感器的探測口，因此對飛行安全有較大的影響。在航空產(chǎn)品設(shè)計時，通常分析評估結(jié)冰對于部件性能的影響，而要達(dá)到上述目的，就需要獲取部件表面的結(jié)冰冰型。盡管現(xiàn)有技術(shù)條件已能通過計算仿真手段獲得結(jié)冰冰型的大致輪廓，但由于結(jié)冰過程和機理的復(fù)雜性，結(jié)冰試驗仍然是獲取冰型數(shù)據(jù)最為可靠的方式。

2、結(jié)冰試驗通常依賴結(jié)冰模擬裝置開展，其中冰風(fēng)洞是應(yīng)用最為廣泛的一種結(jié)冰模擬裝置。典型的冰風(fēng)洞通常包括動力系統(tǒng)、制冷系統(tǒng)、噴霧系統(tǒng)等主要子系統(tǒng)以及風(fēng)洞本體結(jié)構(gòu)。其中，動力系統(tǒng)用于將冰風(fēng)洞內(nèi)的試驗氣流加速至試驗所需的速度，制冷系統(tǒng)用于將冰風(fēng)洞內(nèi)的試驗氣流降溫至試驗所需的溫度，噴霧系統(tǒng)用于產(chǎn)生試驗所需的云霧條件。嚴(yán)格來說，結(jié)冰試驗所需的云霧條件包括常規(guī)過冷水滴、過冷大水滴以及冰晶混合物三類，但現(xiàn)有技術(shù)條件下的幾乎所有的冰風(fēng)洞幾乎僅只對上述三類結(jié)冰云霧條件中的一種具備較好的模擬能力，這主要與現(xiàn)有技術(shù)條件下的冰風(fēng)洞噴霧系統(tǒng)有關(guān)。

3、冰風(fēng)洞噴霧系統(tǒng)主要由空氣霧化噴嘴組成。經(jīng)凈化處理后的水流入噴嘴后，受噴嘴內(nèi)高壓空氣作用被壓出噴嘴，并在該過程中破碎霧化。由于單個空氣霧化噴嘴的霧化范圍較小，而試驗段尺寸較大，為了保證在較大尺寸的整個冰風(fēng)洞試驗段內(nèi)能產(chǎn)生均勻的云霧條件，現(xiàn)有技術(shù)條件下的冰風(fēng)洞噴霧系統(tǒng)通常是將同型號的空氣霧化噴嘴以陣列形式(噴霧耙)固定于冰風(fēng)洞噴霧段內(nèi)，且所有噴嘴均與供水和供氣總管直接相連?？梢园l(fā)現(xiàn)，這種噴霧系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式雖然較好地解決了大范圍均勻水霧的問題，且控制實現(xiàn)較為簡單，但由于特定型號空氣霧化噴嘴僅能產(chǎn)生特定范圍內(nèi)的云霧條件，因此也就制約了冰風(fēng)洞內(nèi)云霧條件的模擬范圍。因此在上述技術(shù)條件下，如果需要在冰風(fēng)洞內(nèi)模擬其它種類的結(jié)冰云霧，只能更換噴霧段。

4、為了拓寬冰風(fēng)洞的云霧模擬能力，國內(nèi)外的研究機構(gòu)也進行了一些嘗試，比如將現(xiàn)有技術(shù)條件下的一部分噴嘴進行替換，且連接單獨的供水供氣系統(tǒng)進行控制，以在常規(guī)水滴冰風(fēng)洞中實現(xiàn)過冷大水滴模擬能力，但這種方式所導(dǎo)致的結(jié)果就是不同型號的空氣霧化噴嘴需要在噴霧耙上交錯排列。由于從噴嘴流出的水霧需要經(jīng)過一段足夠的運動距離(霧化長度)才能達(dá)到霧化效果，而不同型號的噴嘴特性(包括霧化范圍、霧化長度)又不一致，因此采用上述方案很難避免不同種類水滴在充分霧化前即相互發(fā)生干擾，且對這些噴嘴的單獨控制勢必導(dǎo)致控制難度的增加。此外，上述方案依然未能解決冰晶混合相(部分冰晶與部分過冷水混合)云霧條件的生成問題。

5、因此，需要能夠改進現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷的系統(tǒng)。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、提供本
技術(shù)實現(xiàn)要素：
來以簡化形式介紹將在以下具體實施方式部分中進一步描述的一些概念。本發(fā)明內(nèi)容并不旨在標(biāo)識出所要求保護的主題的關(guān)鍵特征或必要特征，也不旨在用于幫助確定所要求保護的主題的范圍。

2、針對現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)問題，本發(fā)明提出一種新的冰風(fēng)洞噴霧系統(tǒng)方案，使其能產(chǎn)生結(jié)冰試驗所需要的各種云霧條件，包括常規(guī)過冷水滴、過冷大水滴以及冰晶混合物。

3、在該系統(tǒng)中設(shè)置常規(guī)過冷水滴和過冷大水滴兩個并聯(lián)噴霧子系統(tǒng)管段，其中分別布置常規(guī)過冷水滴噴霧耙和過冷大水滴噴霧耙，避免了單一云霧條件在充分霧化前與其它云霧條件的干擾。此外，結(jié)冰云霧能均勻覆蓋試驗區(qū)域，同時不過度引入設(shè)備制造及控制的難度。

4、具體而言，在本發(fā)明的一個實施例中，提供了一種并聯(lián)式冰風(fēng)洞噴霧系統(tǒng)，包括：

5、總管段，該總管段的入口與風(fēng)洞上游系統(tǒng)的出口相連；

6、過冷大水滴噴霧子系統(tǒng)管段和過冷水滴噴霧子系統(tǒng)管段，該過冷大水滴噴霧子系統(tǒng)管段與該過冷水滴噴霧子系統(tǒng)管段并聯(lián)并且兩者的上游合并與該總管段相連，其中在該過冷大水滴噴霧子系統(tǒng)管段中布置有過冷大水滴噴霧耙，并且在該過冷水滴噴霧子系統(tǒng)管段中布置有過冷水滴噴霧耙；以及

7、匯流段，該匯流段與該過冷大水滴噴霧子系統(tǒng)管段和該過冷水滴噴霧子系統(tǒng)管段的下游合并相連，其中在該匯流段的入口處布置有冰晶投放裝置。

8、在本發(fā)明的一個實施例中，該風(fēng)洞上游系統(tǒng)是制冷段。

9、在本發(fā)明的一個實施例中，該過冷水滴噴霧子系統(tǒng)管段、該過冷大水滴噴霧子系統(tǒng)管段和該匯流段相互之間無交聯(lián)并采用各自獨立的控制系統(tǒng)來分別進行控制。

10、在本發(fā)明的一個實施例中，在該過冷水滴噴霧子系統(tǒng)管段和該過冷大水滴噴霧子系統(tǒng)管段中產(chǎn)生的云霧在各自管段內(nèi)混合均勻并產(chǎn)生穩(wěn)定的云霧參數(shù)。

11、在本發(fā)明的一個實施例中，該匯流段的出口與風(fēng)洞下游系統(tǒng)的入口相連，并且該匯流段用于匯集并混合從該過冷大水滴噴霧子系統(tǒng)管段和該過冷水滴噴霧子系統(tǒng)管段流出的含云霧流場。

12、在本發(fā)明的上述實施例中，該風(fēng)洞下游系統(tǒng)是收縮段。

13、在本發(fā)明的一個實施例中，該冰晶投放裝置是冰晶噴射口。

14、在本發(fā)明的另一個實施例中，提供了一種用于設(shè)置并聯(lián)式冰風(fēng)洞噴霧系統(tǒng)的方法，包括：

15、設(shè)置總管段以使該總管段的入口與風(fēng)洞上游系統(tǒng)的出口相連；

16、將過冷大水滴噴霧子系統(tǒng)管段與過冷水滴噴霧子系統(tǒng)管段并聯(lián)并將這兩者的上游合并與該總管段相連；

17、在該過冷大水滴噴霧子系統(tǒng)管段中布置過冷大水滴噴霧耙并且在該過冷水滴噴霧子系統(tǒng)管段中布置過冷水滴噴霧耙；

18、設(shè)置匯流段以使該匯流段與該過冷大水滴噴霧子系統(tǒng)管段和該過冷水滴噴霧子系統(tǒng)管段的下游合并相連；以及

19、在該匯流段的入口處布置冰晶投放裝置。

20、在本發(fā)明的一個實施例中，該方法進一步包括將該匯流段的出口與風(fēng)洞下游系統(tǒng)的入口相連。

21、在本發(fā)明的一個實施例中，該方法進一步包括采用各自獨立的控制系統(tǒng)來分別控制該過冷水滴噴霧子系統(tǒng)管段、該過冷大水滴噴霧子系統(tǒng)管段和該匯流段。

22、在結(jié)合附圖研讀了下文對本發(fā)明的具體示例性實施例的描述之后，本發(fā)明的其他方面、特征和實施例對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將是明顯的。盡管本發(fā)明的特征在以下可能是針對某些實施例和附圖來討論的，但本發(fā)明的全部實施例可包括本文所討論的有利特征中的一個或多個。換言之，盡管可能討論了一個或多個實施例具有某些有利特征，但也可以根據(jù)本文討論的本發(fā)明的各種實施例使用此類特征中的一個或多個特征。以類似方式，盡管示例性實施例在下文可能是作為設(shè)備、系統(tǒng)或方法實施例進行討論的，但是應(yīng)當(dāng)領(lǐng)會，此類示例性實施例可以在各種設(shè)備、系統(tǒng)、和方法中實現(xiàn)。

技術(shù)特征：

1.一種并聯(lián)式冰風(fēng)洞噴霧系統(tǒng)，包括：

2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述風(fēng)洞上游系統(tǒng)是制冷段。

3.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述過冷水滴噴霧子系統(tǒng)管段、所述過冷大水滴噴霧子系統(tǒng)管段和所述匯流段相互之間無交聯(lián)并采用各自獨立的控制系統(tǒng)來分別進行控制。

4.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中在所述過冷水滴噴霧子系統(tǒng)管段和所述過冷大水滴噴霧子系統(tǒng)管段中產(chǎn)生的云霧在各自管段內(nèi)混合均勻并產(chǎn)生穩(wěn)定的云霧參數(shù)。

5.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述匯流段的出口與風(fēng)洞下游系統(tǒng)的入口相連，并且所述匯流段用于匯集并混合從所述過冷大水滴噴霧子系統(tǒng)管段和所述過冷水滴噴霧子系統(tǒng)管段流出的含云霧流場。

6.如權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其中所述風(fēng)洞下游系統(tǒng)是收縮段。

7.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述冰晶投放裝置是冰晶噴射口。

8.一種用于設(shè)置并聯(lián)式冰風(fēng)洞噴霧系統(tǒng)的方法，包括：

9.如權(quán)利要求8所述的方法，進一步包括將所述匯流段的出口與風(fēng)洞下游系統(tǒng)的入口相連。

10.如權(quán)利要求8所述的方法，進一步包括采用各自獨立的控制系統(tǒng)來分別控制所述過冷水滴噴霧子系統(tǒng)管段、所述過冷大水滴噴霧子系統(tǒng)管段和所述匯流段。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種覆蓋多種云霧條件的并聯(lián)式冰風(fēng)洞噴霧系統(tǒng)。該系統(tǒng)中設(shè)置三套噴霧子系統(tǒng)，其中一組采用常規(guī)過冷水滴噴霧耙，一組采用過冷大水滴噴霧耙，一組采用冰晶投放裝置，每個子噴霧系統(tǒng)采用一套控制系統(tǒng)。兩套過冷水滴噴霧系統(tǒng)的上游合并與風(fēng)洞相接，各子系統(tǒng)的下游設(shè)置匯流段用于匯集并混合各子系統(tǒng)流出的含云霧流場，然后與風(fēng)洞相接。

技術(shù)研發(fā)人員：朱劍鋆,吳濤,蘇杰,閔現(xiàn)花
受保護的技術(shù)使用者：中國航發(fā)商用航空發(fā)動機有限責(zé)任公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/19