【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及的是一种风洞实验领域的技术，具体是一种结冰风洞过冷大水滴发生系统及方法。
技术介绍
1、结冰风洞是飞行器设计研发过程中开展结冰试验和防除冰系统测试不可或缺的设备。结冰风洞通过在内部安装制冷系统降低气流温度，再在稳定段末端安装喷雾耙进行喷雾，在试验段形成云雾条件。喷雾耙中安装的空气助力雾化喷嘴使用的是热水或者常温水进行喷雾，由于适航条款25部附录c大气结冰条件规定的云雾粒径小，云雾在飞行到试验段过程中能实现冷却。但25部附录o中规定的过冷大水滴粒径大，水滴到达试验段过程中仅依靠气流冷却的方式达不到过冷，在试验段形成的是非过冷云雾。目前，结冰风洞内安装的喷雾耙及其云雾发生方式缺乏直接发生宽粒径范围(500μm至2500μm)过冷大水滴云雾的能力，难以满足试验要求。
技术实现思路
1、本专利技术针对现有技术仅针对小雾滴或小粒径水滴，无法进行粒径范围覆盖适航要求的大粒径水滴云雾发生的不足以及无法有效控制发生水滴的粒径和温度、不能过冷的缺陷，提出一种结冰风洞过冷大水滴发生系统及方法，通过在结冰风洞喷雾耙安装过冷水滴发生器，结合结冰风洞气流温度、低温/过冷水供应控制系统对供水温度与压力进行控制、液滴发生及温度控制系统对液滴发生粒径、频率及温度进行控制，实现在结冰风洞低温气流环境下500μm至2500μm大粒径水滴直接过冷发生。
2、本专利技术是通过以下技术方案实现的：
3、本专利技术涉及一种结冰风洞过冷大水滴发生系统，包括：风洞喷雾及试验段、设置于其输入端
4、技术效果
5、本专利技术通过低温/过冷供水系统向喷雾耙内供水管路供应低于常温的水或低于0℃的过冷水，结合结冰风洞低温气流对整个喷雾耙的冷却作用及加热线圈对供水管路中过冷水温度进行控制，使到达过冷大水滴发生器的水降温到低于0℃以下的目标温度，再控制过冷大水滴发生器直接发生不同粒径的过冷大水滴，实现结冰风洞直接过冷发生大水滴单滴或云雾。与现有技术相比，本专利技术通过大粒径水滴直接过冷发生，达到最大约2300μm，具备在高风速条件下持续稳定运行的能力，为结冰风洞开展单个或者多个过冷大水滴撞击、飞溅、结冰相关机理研究，甚至过冷大水滴云雾结冰及防除冰研究提供必要条件。
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1.一种结冰风洞过冷大水滴发生系统，其特征在于，包括：风洞喷雾及试验段、设置于其输入端的喷雾耙和过冷水滴发生器和设置于其输出端的试验模型，其中：过冷水滴发生器分别与液滴发生及温度控制系统和低温/过冷供水系统相连，液滴发生及温度控制系统与风洞控制系统相连。
2.根据权利要求1所述的结冰风洞过冷大水滴发生系统，其特征是，所述的过冷水滴发生器包括：两组相同结构并列设置的喷嘴、发生器主体和加热线圈，其中：第一和第二过冷水滴发生器主体、分别与液滴发生与温度控制系统相连，加热线圈、分别设置于对应发生器主体的输入端供水分管路上并分别与液滴发生及温度控制系统相连。
3.根据权利要求1所述的结冰风洞过冷大水滴发生系统，其特征是，所述的结冰风洞的喷雾耙上设有喷雾耙管路导线布置通道入口、第一过冷水滴发生器安装出口和第二过冷水滴发生器安装出口，其中：喷雾耙管路导线布置通道入口用于供水管路、加热导线、温度传感器导线等的布置，第一过冷水滴发生器安装出口用于安装布置第一过冷大水滴发生器喷嘴，第二过冷水滴发生器安装出口用于安装布置第二过冷水滴发生器喷嘴。
4.根据权利要求1所
5.根据权利要求1所述的结冰风洞过冷大水滴发生系统，其特征是，所述的风洞控制系统包括：风洞控制台、风洞气流温度测量子系统和风洞气流风速测量子系统，其中：风洞控制台根据设定温度和风速控制风洞运行，风洞气流温度测量子系统用于测量风洞气流温度，风洞气流风速测量子系统用于测量风洞气流速度。
6.根据权利要求2所述的结冰风洞过冷大水滴发生系统，其特征是，所述的液滴发生及温度控制系统包括：液滴发生及温度控制台、信号发生器、温度监测仪、直流电源和控制器，其中：信号发生器根据水滴发生粒径和频率需求设定，控制过冷大水滴发生器产生不同粒径和频率的水滴，温度监测仪用于监测供水和发生水滴温度，控制器根据风洞气流温度测量子系统反馈的气流温度、风洞气流风速测量子系统反馈的气流速度、设定的水滴发生粒径和频率要求控制低温/过冷供水系统供水温度，根据温度监测仪反馈的水滴发生温度，对低温/过冷供水系统液供水温度进行控制或利用PID算法控制通过直流电源加热供水分管路上的加热线圈进行水滴发生温度校正。
7.根据权利要求1或6所述的结冰风洞过冷大水滴发生系统，其特征是，所述的低温/过冷供水系统包括：带有压力控制组件和温度控制组件的水箱，其中：水箱通过供水主管路分别与第一和第二过冷水滴发生器主体、相连通。
8.根据权利要求6所述的结冰风洞过冷大水滴发生系统，其特征是，所述的供水温度，其初始值为：其中：λ是等效导热系数，A管路是主管路等效面积，T气流是测得的气流温度，T发生是发生的过冷水滴温度，是管路中过冷水等效温度，c水是水的比热容，m水是发生水滴的质量流量。
...【技术特征摘要】
1.一种结冰风洞过冷大水滴发生系统，其特征在于，包括：风洞喷雾及试验段、设置于其输入端的喷雾耙和过冷水滴发生器和设置于其输出端的试验模型，其中：过冷水滴发生器分别与液滴发生及温度控制系统和低温/过冷供水系统相连，液滴发生及温度控制系统与风洞控制系统相连。
2.根据权利要求1所述的结冰风洞过冷大水滴发生系统，其特征是，所述的过冷水滴发生器包括：两组相同结构并列设置的喷嘴、发生器主体和加热线圈，其中：第一和第二过冷水滴发生器主体、分别与液滴发生与温度控制系统相连，加热线圈、分别设置于对应发生器主体的输入端供水分管路上并分别与液滴发生及温度控制系统相连。
3.根据权利要求1所述的结冰风洞过冷大水滴发生系统，其特征是，所述的结冰风洞的喷雾耙上设有喷雾耙管路导线布置通道入口、第一过冷水滴发生器安装出口和第二过冷水滴发生器安装出口，其中：喷雾耙管路导线布置通道入口用于供水管路、加热导线、温度传感器导线等的布置，第一过冷水滴发生器安装出口用于安装布置第一过冷大水滴发生器喷嘴，第二过冷水滴发生器安装出口用于安装布置第二过冷水滴发生器喷嘴。
4.根据权利要求1所述的结冰风洞过冷大水滴发生系统，其特征是，所述的风洞喷雾及试验段包括：依次相连的喷雾段、收缩段、等直段和试验段，其中：低温气流来流从喷雾段入口进入，经收缩段与等直段进入试验段，从试验段末端转变为低温气流回流进入风洞扩散段，不同粒径液滴和在气流的作用下经不同飞行轨迹和进入试验段，撞击在所述的试验模型上形成结冰。
5.根据权利要求1所述的结冰...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘洪，王利平，王福新，孔维梁，边佩翔，田林川，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：
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